專利名稱：微機(jī)械及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及具有半導(dǎo)體元件的電路的微機(jī)械及其制造方法。
背景技術(shù)：
微機(jī)械還稱為MEMS(Micro Electro Mechanical System；微機(jī)電系統(tǒng))或MST(Micro System Technology；微系統(tǒng)技術(shù))，是指將微小的機(jī)械結(jié)構(gòu)體和電路融合到一起的綜合系統(tǒng)。所述結(jié)構(gòu)體與一般半導(dǎo)體元件不同，它具有三維立體結(jié)構(gòu)，在很多情況下其一部分能夠移動。并且，所述結(jié)構(gòu)體能夠具有各種各樣的功能如傳感器、致動器(actuator)、電感器或可變電容器等的無源元件、開關(guān)等。另外，上述電路一般由半導(dǎo)體元件組成，它能夠控制所述結(jié)構(gòu)體的工作，或者，接收從結(jié)構(gòu)體輸出的微小信號進(jìn)行處理。
另外，微機(jī)械可以根據(jù)制造方法而分為如下兩種利用硅襯底的結(jié)晶各向異性來制造結(jié)構(gòu)體的體微機(jī)械(bulk micromachine)；在各種襯底上層疊薄膜來制造立體結(jié)構(gòu)體的表面微機(jī)械(surfacemicromachine)(參照專利文件1)。尤其是在表面微機(jī)械中，可以在同一襯底上形成結(jié)構(gòu)體及電路，因此，尤其是在美國，正積極進(jìn)行研究。
日本專利第3590283號公報構(gòu)成微機(jī)械的結(jié)構(gòu)體由三維立體結(jié)構(gòu)組成，其中包括固定于襯底上的部分、部分地固定于襯底而能夠移動的部分、以及形成在所述兩個部分之間的空間部分。為了使結(jié)構(gòu)體具有空間部分，暫時形成用來形成空間部分的形狀的層(稱為犧牲層)，最后需要進(jìn)行稱為犧牲層蝕刻的工序，以去除該犧牲層。這與一般半導(dǎo)體元件的制造工序不同，因此，在很多情況下，通過不同工序在不同襯底上分別制造構(gòu)成電路的半導(dǎo)體元件和結(jié)構(gòu)體。然后，在很多情況下，在分別制造半導(dǎo)體元件和結(jié)構(gòu)體之后，通過貼合兩個襯底、或者組裝在一個封裝中實現(xiàn)連接使它們成為一體，以制造微機(jī)械。
但是，在采用如上所述那樣分別制造半導(dǎo)體元件和結(jié)構(gòu)體的方法的情況下，實現(xiàn)微機(jī)械的小型化及降低制造成本是非常難的。現(xiàn)在，被要求在同一襯底上形成結(jié)構(gòu)體和電路來謀求小型化及低成本化。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及電路的微機(jī)械。另外，本發(fā)明的目的在于提供一種所述微機(jī)械的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的微機(jī)械的特征在于使用包含多晶硅的層制造結(jié)構(gòu)體。例如，通過熱結(jié)晶化處理或激光結(jié)晶化處理，以形成所述多晶硅。另外，也可以使用金屬進(jìn)行熱結(jié)晶化處理或激光結(jié)晶化處理，以形成多晶硅。這種多晶硅例如可以形成在具有絕緣表面的襯底如玻璃襯底上，其薄膜的強度高，因此可以用作結(jié)構(gòu)體。另外，通過將所述多晶硅用于半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層，可以改善半導(dǎo)體元件的電特性。像這樣，通過使用多晶硅形成結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件，可以制造在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及電路的微機(jī)械。
以下說明微機(jī)械及構(gòu)成微機(jī)械的結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的微機(jī)械包括具有選擇性地形成的空間部分并具有三維立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體、以及用來控制該結(jié)構(gòu)體或者檢測來自結(jié)構(gòu)體的輸出的電路。結(jié)構(gòu)體具有夾著空間部分且彼此相對的兩個電極，其中一個是固定于襯底上而不能移動的固定電極(在本說明書中，也稱為第一導(dǎo)電層)，而另一個是部分地固定于襯底上而能夠移動的可動電極(在本說明書中，也稱為第二導(dǎo)電層)。另外，能夠移動的第二導(dǎo)電層有可能由單層組成，但是也可以通過在第二導(dǎo)電層上下層疊絕緣層或半導(dǎo)體層等來構(gòu)成能夠移動的部分。在本說明書中，將這種第二導(dǎo)電層或絕緣層由單層或疊層構(gòu)成的能夠移動的層稱為結(jié)構(gòu)層。另外，所述結(jié)構(gòu)體所具有的空間部分是首先形成犧牲層以形成空間形狀，最后去除犧牲層而形成的。通過蝕刻來去除所述犧牲層，在本說明書中，將這種工序稱為犧牲層蝕刻。
所述結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)層在很多情況下能夠在空間部分內(nèi)移動。這里，結(jié)構(gòu)層的動作包括如下情況在某一個或更多個點連接到襯底并被襯底支撐的狀態(tài)下，在上下方向(垂直于襯底的方向)、左右方向(平行于襯底的方向)上移動，或者，以某個軸為中心旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的微機(jī)械包括設(shè)置在絕緣性表面上的電路、以及電連接到所述電路的結(jié)構(gòu)體，其中所述結(jié)構(gòu)體包括半導(dǎo)體層及空間部分，結(jié)構(gòu)體的空間部分形成在所述絕緣性表面和半導(dǎo)體層之間，并且所述結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
包含多晶硅的層可以具有多晶硅和非晶硅的疊層結(jié)構(gòu)。另外，包含多晶硅的層可以具有層疊選自多晶硅、非晶硅、以及硅和金屬的化合物中的任何兩種或更多的層而形成的疊層結(jié)構(gòu)。另外，包含多晶硅的層可以具有層疊結(jié)晶生長方向不同的多晶硅而形成的疊層結(jié)構(gòu)。另外，包含多晶硅的層可以具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一部分不同的區(qū)域。
本發(fā)明的微機(jī)械的電路包括半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體元件在柵電極上具有半導(dǎo)體層，另外，可以在半導(dǎo)體層的上方具有其他柵電極。
本發(fā)明的微機(jī)械可以包括與所述絕緣表面相對置的對置襯底。在對置襯底上設(shè)有保護(hù)層或?qū)щ妼印Ａ硗?，保護(hù)層形成在沒有設(shè)置所述結(jié)構(gòu)體的區(qū)域中。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及在所述第一導(dǎo)電層上的第一犧牲層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成柵電極以及在所述第一犧牲層上的第二犧牲層。在所述柵電極上形成第一絕緣層。形成包含硅的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以隔著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成半導(dǎo)體層并在所述第二犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層。去除所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及所述第一導(dǎo)電層上的第一犧牲層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成柵電極以及在所述第一犧牲層上的第二犧牲層。在所述柵電極上形成第一絕緣層。形成包含硅的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以隔著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成半導(dǎo)體層并在所述第二犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層。在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上形成第二絕緣層，并在所述第二絕緣層上形成第二導(dǎo)電層。去除所述第二絕緣層的一部分來暴露所述第一犧牲層及所述第二犧牲層的一部分，并去除所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及所述第一導(dǎo)電層上的第一犧牲層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成柵電極并在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層。在所述柵電極上形成第一絕緣層。形成包含硅的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以隔著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成半導(dǎo)體層并在所述第二犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層，然后，形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上分別形成第二導(dǎo)電層。去除所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層。另外，在所述制造方法中，所述半導(dǎo)體層是由非晶半導(dǎo)體或包含微晶的半導(dǎo)體、以及添加有雜質(zhì)的半導(dǎo)體構(gòu)成的疊層。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，層疊第一導(dǎo)電層及第一犧牲層，然后，形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成柵電極并在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層。在所述柵電極上形成第一絕緣層。形成包含硅的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以隔著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成半導(dǎo)體層并在所述第二犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上分別形成第二導(dǎo)電層，并在所述第二導(dǎo)電層上形成第二絕緣層。在所述第二絕緣層上形成第三導(dǎo)電層，然后，去除所述第二絕緣層的一部分來暴露所述第一犧牲層及所述第二犧牲層的一部分，并去除所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層。另外，所述半導(dǎo)體層也可以是由非晶半導(dǎo)體或包含微晶的半導(dǎo)體、以及添加有雜質(zhì)的半導(dǎo)體構(gòu)成的疊層。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極。在所述第一柵電極上形成第一絕緣層，然后，在所述第一導(dǎo)電層上和隔著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上分別形成半導(dǎo)體層。在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層，然后，形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層并在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二柵電極。去除所述第一導(dǎo)電層的一部分、或所述第二導(dǎo)電層的一部分或全部。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極。在所述第一柵電極上形成第一絕緣層，然后，在所述第一導(dǎo)電層上和隔著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上分別形成半導(dǎo)體層。在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層并在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二柵電極，然后，去除在所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極，并在所述第一柵電極上形成第一絕緣層。在所述第一導(dǎo)電層上和隔著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上分別形成半導(dǎo)體層。在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層并在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二柵電極。在所述第二導(dǎo)電層及所述第二柵電極上形成第三絕緣層，然后，在所述第三絕緣層上形成第三導(dǎo)電層。去除所述第三絕緣層的一部分來暴露所述第一導(dǎo)電層或所述第二導(dǎo)電層的一部分，并去除所述第一導(dǎo)電層的一部分、或所述第二導(dǎo)電層的一部分或全部。
本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法之一具有如下特征在襯底上，形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極，并在所述第一柵電極上形成第一絕緣層。在所述第一導(dǎo)電層上和隔著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上分別形成半導(dǎo)體層。在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層。形成具有導(dǎo)電性的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以在所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層并在所述第一柵電極上的半導(dǎo)體層上形成第二柵電極。在所述第二導(dǎo)電層及所述第二柵電極上形成第三絕緣層，然后，在所述第三絕緣層上形成第三導(dǎo)電層。去除所述第三絕緣層的一部分來暴露所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層的一部分，并去除所述第一導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層。
在本發(fā)明中，在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體和具有半導(dǎo)體元件的電路，因此可以提供小型的微機(jī)械。另外，在本發(fā)明的制造方法中，可以在同一襯底上同時形成結(jié)構(gòu)體和具有半導(dǎo)體元件的電路，因此可以使整個微機(jī)械小型化。另外，通過在同一襯底上形成，不需要組裝或包裝，因此可以降低制造成本。
在本發(fā)明中，通過使用在襯底上進(jìn)行結(jié)晶化處理而成的多晶硅作為結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)層及半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層，可以在同一襯底上形成強度高的結(jié)構(gòu)體、以及元件特性優(yōu)良的半導(dǎo)體元件。通過使用鎳(Ni)等的金屬元素使硅結(jié)晶化，可以在低溫下將該多晶硅形成在玻璃等的低熔點襯底上。另外，通過層疊具有各種性質(zhì)的硅如非晶硅或所述多晶硅等、以及硅和金屬的化合物，可以調(diào)整結(jié)構(gòu)層的硬度或彈簧常數(shù)等，因而可以制造具有所希望的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)層。


圖1A和1B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖2A和2B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖3A和3B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖4A和4B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖5A和5B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖6A和6B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖7A和7B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖8A和8B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖9A至9D是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；
圖10是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖11A至11C是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖12A和12B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖13A和13B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖14A和14B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖15A和15B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖16A和16B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖17A和17B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖18A和18B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖19A和19B是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖20A至20C是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖21A至21E是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖22A至22D是說明本發(fā)明的微機(jī)械的制造方法的圖；圖23是說明本發(fā)明的微機(jī)械的圖；圖24A至24C是說明本發(fā)明的微機(jī)械的圖；圖25A和25B是說明構(gòu)成本發(fā)明的微機(jī)械的結(jié)構(gòu)體的圖。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的實施方式。注意，本發(fā)明不局限于以下所說明的內(nèi)容。本領(lǐng)域人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下實施方式所記載的內(nèi)容中。此外，當(dāng)參照

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)時，即使附圖互不相同，也有可能使用同一標(biāo)號表示同一部分。
實施方式1在本實施方式中，參照圖1A至圖5B說明在同一襯底上制造微機(jī)械所具有的結(jié)構(gòu)體、以及電連接到結(jié)構(gòu)體的電路的方法。在附圖中，上面一側(cè)示出俯視圖，而下面一側(cè)示出沿俯視圖中的O-P截取的截面圖。另外，在本實施方式中，為了方便起見，以制造構(gòu)成電路的半導(dǎo)體元件的工序為代表來表示電路的制造工序。這一點與其他實施方式相同。
<關(guān)于襯底101>
本發(fā)明的微機(jī)械所具有的結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件可以形成在具有絕緣性的襯底上。這里，作為具有絕緣性的襯底，可以舉出例如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等。另外，還可以使用金屬等的具有導(dǎo)電性的襯底、或硅、鍺、或硅和鍺的化合物等的具有半導(dǎo)體特性的襯底。在這種情況下，雖然可以使用襯底而不需任何改變，但是也可以首先在襯底表面上形成具有絕緣性的層再使用襯底。
例如，通過將結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件形成在像塑料那樣薄且柔軟的襯底上，可以制造高柔軟性且薄的微機(jī)械。另外，在使用玻璃襯底制造結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件的情況下，可以從背面對襯底進(jìn)行拋光來使襯底減薄，以形成薄型的微機(jī)械。
<關(guān)于基底層102>
在本實施方式中，在具有絕緣性表面的襯底101上形成用作基底的層102(參照圖1A的下圖)?？梢允褂醚趸?、氮化硅、或氧氮化硅等的具有絕緣性的層形成基底層102。另外，可以使用所述材料以單層形成基底層102，或者，可以層疊多種材料形成基底層102。本實施方式表示基底層102由兩層層疊成的例子。
作為基底層102的第一層，可以使用等離子體CVD法形成以SiH4、NH3、N2O、及H2為反應(yīng)氣體而形成的氧氮化硅層，其厚度為10至200nm(優(yōu)選為50至100nm)。在本實施方式中，形成50nm厚的氧氮化硅層。接著，作為第二層的基底層102，可以使用等離子體CVD法來層疊以SiH4及N2O為反應(yīng)氣體而形成的氧氮化硅層，其厚度為50至200nm(優(yōu)選為100至150nm)。在本實施方式中，形成100nm厚的氧氮化硅層。
<關(guān)于第一導(dǎo)電層103>
接著，在所述基底層102上形成導(dǎo)電層的膜并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成用來驅(qū)動結(jié)構(gòu)體的第一導(dǎo)電層103。使用濺射法或CVD法等將金屬、硅等的元素或化合物如鉭、氮化鉭等形成構(gòu)成第一導(dǎo)電層103的導(dǎo)電層。然后，使用光刻法形成抗蝕劑掩模，并進(jìn)行蝕刻來加工。這里，作為蝕刻，優(yōu)選采用加工速度高且能夠在垂直于襯底的方向上對層進(jìn)行加工的各向異性的干法蝕刻。
<第一犧牲層104>
接著，在第一導(dǎo)電層103上形成構(gòu)成第一犧牲層104的層并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成第一犧牲層104。作為用作第一犧牲層104的層，使用濺射法或CVD法等將金屬、硅等的元素或化合物如鎢、氮化硅等形成膜。然后，像上述第一導(dǎo)電層103那樣，使用光刻法形成抗蝕劑掩模，并進(jìn)行蝕刻來加工。
這里，也可以對第一導(dǎo)電層103及第一犧牲層104同時進(jìn)行加工。在這種情況下，連續(xù)形成構(gòu)成第一導(dǎo)電層103及第一犧牲層104的層，然后使用光刻法形成抗蝕劑掩模，進(jìn)行蝕刻并以自對準(zhǔn)方式同時進(jìn)行加工。像這樣，通過對兩個層同時進(jìn)行加工，可以減少中間掩模(也稱為光掩模)個數(shù)，并降低微機(jī)械的制造成本。本實施方式表示對第一導(dǎo)電層103及第一犧牲層104同時進(jìn)行加工的例子(參照圖1A)。
這里，第一犧牲層104的厚度取決于如第一犧牲層104的材料、結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)及工作方法、犧牲層蝕刻的方法等各種因素。例如，若第一犧牲層104太薄，則當(dāng)進(jìn)行犧牲層蝕刻時蝕刻劑不擴(kuò)散，因此會發(fā)生不能蝕刻位于結(jié)構(gòu)層之下的犧牲層的問題。若犧牲層薄，則發(fā)生在進(jìn)行犧牲層蝕刻之后結(jié)構(gòu)層的下面接觸襯底表面(也稱為屈曲(buckling)或粘附(sticking))的現(xiàn)象。另外，若犧牲層太厚，則產(chǎn)生在利用靜電引力使結(jié)構(gòu)體工作時的驅(qū)動電壓非常高或者根據(jù)情況而不能實現(xiàn)驅(qū)動的問題。
鑒于所述因素，例如，當(dāng)利用形成在襯底上的導(dǎo)電層和結(jié)構(gòu)層之間的靜電引力驅(qū)動結(jié)構(gòu)體時，第一犧牲層104的厚度為0.5μm至4μm(包括0.5μm和4μm)，更優(yōu)選為1μm至2.5μm。
作為用來形成第一犧牲層104的材料，優(yōu)選使用滿足如下條件的材料對于該材料，存在蝕刻第一犧牲層104但不容易蝕刻第一導(dǎo)電層103或其他不去除的層的蝕刻劑。
<關(guān)于柵電極105和第二犧牲層106>
接著，在基底層102上形成構(gòu)成半導(dǎo)體元件的柵電極105，并在第一犧牲層104上形成用來形成結(jié)構(gòu)體的第二犧牲層106。作為構(gòu)成柵電極105及第二犧牲層106的材料，使用濺射法或CVD法等形成鉬或鎢等的具有導(dǎo)電性的金屬或化合物。然后，像上述第一犧牲層104那樣，使用光刻法并進(jìn)行蝕刻來對形成的導(dǎo)電層進(jìn)行加工(參照圖1B)。
例如，即使第一犧牲層104的內(nèi)部應(yīng)力強，并與基底層102或第一導(dǎo)電層103之間的附著性不良好(容易剝離)，也可以反復(fù)進(jìn)行犧牲層材料的成膜和蝕刻來增加犧牲層的厚度。在本實施方式中，表示為了增加犧牲層的厚度而將形成犧牲層的工序分成兩個步驟(第一犧牲層104及第二犧牲層106)的例子。另外，本實施方式還表示同時形成第二犧牲層106和柵電極105的例子。
作為形成第二犧牲層106及柵電極105的材料，優(yōu)選使用與第一犧牲層104相同的材料，或者，使用能夠使用與第一犧牲層104相同的方法進(jìn)行蝕刻的材料。例如，若使用同一材料形成第一犧牲層104及第二犧牲層106，只要進(jìn)行一次的犧牲層蝕刻即可，因此可以減少工序數(shù)量。但是，例如也可以根據(jù)與形成在犧牲層之上或之下的層之間的緊貼性等的條件使用不同的材料形成犧牲層。在這種情況下，只要將為了形成結(jié)構(gòu)體而進(jìn)行的犧牲層蝕刻工序分成兩個步驟即可。在本實施方式中，表示使用同一材料形成第一犧牲層104、第二犧牲層106及柵電極105的例子。
通過蝕刻(尤其是各向異性干法蝕刻)對第一導(dǎo)電層103、第一犧牲層104、柵電極105、以及第二犧牲層106進(jìn)行加工。作為各向異性干法蝕刻的例子，可以使用ICP(Inductively Coupled Plasma；感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻法。此時，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整蝕刻條件(施加到線圈型的電極上的電功率、施加到襯底101一側(cè)的電極上的電功率、襯底101一側(cè)的電極溫度等)，可以改善加工性。此外，作為對第一犧牲層104、第二犧牲層106、以及柵電極105進(jìn)行加工的蝕刻用氣體，可以適當(dāng)?shù)厥褂靡訡l2、BCl3、SiCl4或CCl4等為代表的氯系氣體、以CF4、SF6或NF3等為代表的氟系氣體或O2。
另外，通過調(diào)整所述蝕刻條件，也可以將第一犧牲層104、柵電極105及第二犧牲層106加工為如具有錐形角度的梯形等(參照圖2A)預(yù)定的形狀。這里，錐形角度指的是襯底和層截面所形成的角度為鈍角的角度(圖2A中的標(biāo)號a所示的角度)，具有錐形角度的層的截面為梯形。另外，為了改善這種蝕刻的加工性，也可以使用不同材料層疊形成第一犧牲層104的層和形成柵電極105及第二犧牲層106的層。像這樣，通過將第一犧牲層104、柵電極105及第二犧牲層106形成為具有錐形角度的形狀，可以一致地形成位于臺階上的層。
在圖2A中，將第一犧牲層104、柵電極105及第二犧牲層106加工為具有錐形角度的形狀，但是不需要在所有層中形成錐形角度。例如，也可以只將第一犧牲層104加工為具有錐形角度的形狀，或者，也可以在柵電極105及第二犧牲層106中形成錐形角度，而不在第一犧牲層104中形成錐形角度。
另外，如圖2B所示，可以以單層形成犧牲層。在這種情況下，可以在形成第一導(dǎo)電層103及第一犧牲層104的同時，形成柵電極105。像這樣，通過以單層形成犧牲層，形成犧牲層所需要的中間掩模(光掩模)減少了一層，因此可以減少成膜及加工的工序數(shù)量。
<關(guān)于第一絕緣層107>
接著，如圖1B所示，在柵電極105及第二犧牲層106上形成第一絕緣層107。在半導(dǎo)體元件中，第一絕緣層107用作柵絕緣層。與以上所說明的基底層102相同，可以使用等離子體CVD法或濺射法等形成氧化硅、氮化硅等的包含硅的材料作為第一絕緣層107。例如，作為第一絕緣層107，可以使用等離子體CVD法形成115nm厚的氧氮化硅層(組成比Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。但是，所述第一絕緣層107不局限于氧氮化硅層，也可以使用由單層或疊層構(gòu)成的其他包含硅的絕緣層。
另外，作為第一絕緣層107的材料，可以使用具有高介電常數(shù)的金屬氧化物如鉿(Hf)氧化物或鈦(Ti)氧化物等。通過使用這種高介電常數(shù)材料形成第一絕緣層107，可以利用低電壓驅(qū)動半導(dǎo)體元件，因此可以制造低耗電量的微機(jī)械。
另外，可以進(jìn)行高密度等離子體處理來形成第一絕緣層107。高密度等離子體處理是如下等離子體處理等離子體密度為1×1011cm-3或更大，優(yōu)選為1×1011cm-3至9×1015cm-3，并使用高頻如微波(例如，頻率為2.45GHz)。若以這種條件產(chǎn)生等離子體，則電子溫度為0.2eV至2eV。關(guān)于這種低電子溫度的高密度等離子體，活性種的運動能量低，因此等離子體損傷少，因而可以形成缺陷少的層。
將襯底配置于能夠?qū)崿F(xiàn)這種等離子體處理的成膜室中，并將用來產(chǎn)生等離子體的電極、即所謂的天線與被形成體之間的距離設(shè)定為20mm至80mm，優(yōu)選為20mm至60mm，以進(jìn)行成膜處理。這種高密度等離子體處理能夠?qū)崿F(xiàn)低溫工藝(襯底溫度為400℃或更低)，因此可以使用耐熱性低的玻璃或塑料作為襯底101。
可以采用氮氣氛或氧氣氛作為這種絕緣層的成膜氣氛。典型地，氮氣氛是氮和稀有氣體的混合氣氛、或氮、氫、以及稀有氣體的混合氣氛。作為稀有氣體，可以使用氦、氖、氬、氪、以及氙中的至少一種。另外，典型地說，氧氣氛是氧和稀有氣體的混合氣氛，或氧、氫、以及稀有氣體的混合氣氛，或一氧化二氮和稀有氣體的混合氣氛。作為稀有氣體，可以使用氦、氖、氬、氪、以及氙中的至少一種。
通過高密度等離子體處理而形成的絕緣層對其他膜的損傷少，并且所述絕緣層致密，因此可以改善與已形成的絕緣層接觸的界面狀態(tài)。例如，如果通過進(jìn)行高密度等離子體處理使半導(dǎo)體層氧化或氮化來形成第一絕緣層107，則可以改善與形成在絕緣層上的半導(dǎo)體層之間的界面狀態(tài)。其結(jié)果，可以提高半導(dǎo)體元件的電特性。另外，通過像這樣在結(jié)構(gòu)體層上形成絕緣層，可以減少對構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的層等帶來的損傷，因此可以保持結(jié)構(gòu)層的強度。另外，不僅在形成第一絕緣層107的情況下，而且在形成基底層102或其他絕緣層的情況下也可以進(jìn)行高密度等離子體處理。
<關(guān)于半導(dǎo)體層109、結(jié)構(gòu)層108>
接著，在第一絕緣層107上形成用作構(gòu)成半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層109及構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)層108的半導(dǎo)體，并將它加工為預(yù)定的形狀(參照圖3A)?？梢允褂冒璧牟牧闲纬砂雽?dǎo)體層109及結(jié)構(gòu)層108。作為包含硅的材料，可以舉出硅、包含0.01至4.5atomic％左右的鍺的硅鍺等。在本發(fā)明中，形成非晶半導(dǎo)體層再進(jìn)行加熱處理來使它結(jié)晶化來形成結(jié)晶半導(dǎo)體層。作為加熱處理，可以舉出使用了加熱爐的加熱、激光照射、或使用從燈發(fā)射的光代替激光的光照射(也稱為燈退火)等，也可以組合這些來使用。
結(jié)構(gòu)層108的材料及膜厚取決于各種因素如第一犧牲層104及第二犧牲層106的厚度、結(jié)構(gòu)層108的材料、結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)、或犧牲層蝕刻的方法等。例如，若使用內(nèi)部應(yīng)力的分布差異大的物質(zhì)作為結(jié)構(gòu)層108的材料，則結(jié)構(gòu)層108彎曲。但是，也可以利用這種結(jié)構(gòu)層108的彎曲構(gòu)成結(jié)構(gòu)體。在本實施方式中，同時形成結(jié)構(gòu)層108和半導(dǎo)體層109，因此使用具有結(jié)晶性的半導(dǎo)體層形成結(jié)構(gòu)層108。
另外，若形成厚度厚的結(jié)構(gòu)層108，則發(fā)生內(nèi)部應(yīng)力分布，這成為彎曲或屈曲的原因。相反，若結(jié)構(gòu)層108的厚度薄，則有在進(jìn)行犧牲層蝕刻時因所使用的溶液的表面張力而使結(jié)構(gòu)體屈曲的問題。例如，在像本實施方式那樣使用半導(dǎo)體層制造結(jié)構(gòu)層108的情況下，結(jié)構(gòu)層108的厚度優(yōu)選為0.5μm至10μm。
當(dāng)采用激光照射進(jìn)行用來使非晶半導(dǎo)體層結(jié)晶化來形成具有結(jié)晶性的半導(dǎo)體層的加熱處理時，可以使用連續(xù)振蕩型激光束(CW激光束)或脈沖振蕩型激光束(脈沖激光束)。作為激光器，可以使用選自如下激光器中的一種或多種Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti:藍(lán)寶石激光器、銅蒸汽激光器、以及金蒸汽激光器。通過照射這種激光束的基波、以及該基波的二次諧波至四次諧波的激光束，可以獲得大粒徑結(jié)晶。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。此時，激光束的能量密度需要為0.01至100MW/cm2左右(優(yōu)選為0.1至10MW/cm2)。另外，將掃描速度設(shè)定為10至2000cm/sec左右來進(jìn)行照射。
此外，也可以照射連續(xù)振蕩型激光器的基波的激光束和連續(xù)振蕩型激光器的高次諧波的激光束，或者，也可以照射連續(xù)振蕩型激光器的基波的激光束和脈沖振蕩型激光器的高次諧波的激光束。通過照射多種激光束，可以補償能量。
另外，也可以使用如下脈沖振蕩型激光器，該激光器利用能夠在從半導(dǎo)體層因激光而被熔化到固化的期間照射下一個脈沖的激光的振蕩頻率使光束振蕩。通過照射以這種頻率振蕩的激光束，可以獲得在掃描方向上連續(xù)生長的結(jié)晶粒。具體地說，激光束的振蕩頻率是10MHz或更大的、使用明顯高于通常使用的幾十Hz到幾百Hz的頻帶的頻帶。
在使用加熱爐作為其他加熱處理的情況下，對非晶半導(dǎo)體層以400至550℃進(jìn)行2至20小時的加熱。此時，溫度優(yōu)選在400到550℃范圍內(nèi)設(shè)定為多個階段并逐漸增加溫度。通過進(jìn)行最初的400℃左右的低溫加熱工序，非晶半導(dǎo)體中的氫等釋放出來，因此，可降低由結(jié)晶化導(dǎo)致的膜粗糙度。另外，優(yōu)選將促進(jìn)硅的結(jié)晶化的金屬元素如Ni形成在非晶半導(dǎo)體層上，因為可以降低加熱溫度。作為金屬元素，也可以使用Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au等的金屬。另外，除了加熱處理之外，還可以使用上述激光器照射激光束以形成結(jié)晶半導(dǎo)體層。
另外，促進(jìn)結(jié)晶化的金屬元素成為微機(jī)械的污染源，因此也可以在進(jìn)行結(jié)晶化處理之后去除所述金屬元素。在這種情況下，可以在通過加熱處理或激光照射實現(xiàn)結(jié)晶化之后，在半導(dǎo)體層上形成用作吸雜裝置的層，并進(jìn)行加熱，以使金屬元素移動到吸雜裝置中?？梢允褂枚嗑О雽?dǎo)體層或添加有雜質(zhì)的半導(dǎo)體層作為吸雜裝置。例如，可以在半導(dǎo)體層上形成添加有惰性元素如氬等的多晶半導(dǎo)體層，將它用作吸雜裝置。通過添加惰性元素，可以使多晶半導(dǎo)體層扭曲，并可以通過利用扭曲更有效地捕獲金屬元素。另外，也可以形成添加有磷等的元素的半導(dǎo)體層來捕獲金屬元素?？梢允褂霉枳鳛橛米魑s裝置的半導(dǎo)體層的材料。
另外，結(jié)構(gòu)層108及半導(dǎo)體層109也可以是在非晶硅中具有微小的結(jié)晶粒的硅層。例如，通過使用CVD法并適當(dāng)?shù)剡x擇硅的成膜條件，可以形成半徑為幾十nm至幾μm的結(jié)晶粒。另外，以上說明了進(jìn)行高密度等離子體處理形成上述第一絕緣層107的方法，但是也可以對如上所述那樣實現(xiàn)結(jié)晶化的半導(dǎo)體層進(jìn)行高密度等離子體處理。通過進(jìn)行高密度等離子體處理，可以對半導(dǎo)體層表面進(jìn)行改性處理。其結(jié)果，能夠改善界面狀態(tài)，并提高半導(dǎo)體元件的電特性。
<關(guān)于形成雜質(zhì)區(qū)域>
接著，將雜質(zhì)元素添加到構(gòu)成半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層109中，以形成N型雜質(zhì)區(qū)域110及P型雜質(zhì)區(qū)域111。另外，也可以將構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)層108設(shè)定為N型雜質(zhì)區(qū)域或P型雜質(zhì)區(qū)域，或者，也可以不將雜質(zhì)元素添加到結(jié)構(gòu)層108中。這里，示出了將結(jié)構(gòu)層108設(shè)定為N型雜質(zhì)區(qū)域的例子?？梢允褂霉饪谭ㄟx擇性地形成抗蝕劑掩模，并添加雜質(zhì)元素，以形成雜質(zhì)區(qū)域。
作為添加雜質(zhì)元素的方法，可以使用離子摻雜法或離子注入法。典型地，使用磷(P)或砷(As)作為賦予N型的雜質(zhì)元素，并使用硼(B)作為賦予P型的雜質(zhì)元素。優(yōu)選以1×1020至1×1021/cm3的濃度范圍將賦予N型的雜質(zhì)元素及賦予P型的雜質(zhì)元素分別添加到N型雜質(zhì)區(qū)域及P型雜質(zhì)區(qū)域。
在形成雜質(zhì)區(qū)域之后，進(jìn)行加熱處理、紅外線照射、或激光照射，以使雜質(zhì)元素活化。特別地，如果在室溫至300℃的氣氛下從表面或背面使用受激準(zhǔn)分子激光器使雜質(zhì)元素活化，則能夠有效地進(jìn)行活化處理。通過進(jìn)行這種活化處理，也可以同時恢復(fù)對第一絕緣層107的等離子體損傷或?qū)Φ谝唤^緣層107和半導(dǎo)體層109之間的界面的等離子體損傷。另外，也可以照射YAG激光器的二次諧波來進(jìn)行活化處理。YAG激光器是優(yōu)選的活化方法，因為它需要很少的維護(hù)。
另外，也可以覆蓋半導(dǎo)體層109及結(jié)構(gòu)層108地形成由絕緣層如氧氮化硅層或氧化硅層等構(gòu)成的鈍化層，并進(jìn)行氫化。氫化是利用包含在鈍化層中的氫終結(jié)因添加雜質(zhì)元素而產(chǎn)生的半導(dǎo)體層109的懸空鍵的處理。另外，還可以同時進(jìn)行上述雜質(zhì)區(qū)域的活化處理。所述氫化可以是通過如下方法而進(jìn)行的例如，在半導(dǎo)體層109及結(jié)構(gòu)層108上使用等離子體CVD法形成100nm厚的氧氮化硅層，然后，使用潔凈爐以300至550℃進(jìn)行1至12小時的加熱，以使半導(dǎo)體層109氫化。另外，也可以在氮氣氛中以410℃進(jìn)行1小時的加熱。
通過進(jìn)行上述工序，形成N型半導(dǎo)體元件112和P型半導(dǎo)體元件113(參照圖3B)。在本實施方式中，形成N型半導(dǎo)體元件112及P型半導(dǎo)體元件113，但是也可以使用這些的任何一種形成電路。像這樣，通過使用N型半導(dǎo)體元件112或P型半導(dǎo)體元件113中的任何一種形成電路，可以減少用來進(jìn)行光刻處理的中間掩模(光掩模)個數(shù)，并減少制造工序。這里，形成晶體管，具體地說，形成底柵極型薄膜晶體管作為半導(dǎo)體元件112及113。
<第二絕緣層114>
接著，在N型半導(dǎo)體元件112、P型半導(dǎo)體元件113、結(jié)構(gòu)層108、以及犧牲層104及106上形成第二絕緣層114(參照圖3B的下圖)?？梢允褂镁哂薪^緣性的無機(jī)化合物或有機(jī)化合物等形成第二絕緣層114?？梢允褂盟鼍哂惺剐缘牟牧闲纬捎蓡螌咏M成的所述第二絕緣層114，或者也可以層疊兩層或更多個層形成所述第二絕緣層114。該第二絕緣層114具有使第一導(dǎo)電層103和形成在上層中的布線絕緣并降低寄生電容的功能。另外，第二絕緣層114還可以用作結(jié)構(gòu)體的一部分。
作為形成第二絕緣層114的無機(jī)材料，可以使用氧化硅、氮化硅。另外，作為有機(jī)材料，可以使用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、抗蝕劑或苯并環(huán)丁烯、硅氧烷、聚硅氮烷。此外，硅氧烷樹脂相當(dāng)于其骨架結(jié)構(gòu)由硅(Si)和氧(O)的鍵構(gòu)成且包含Si-O-Si鍵的樹脂。作為硅氧烷樹脂的取代基，可以使用至少包含氫的有機(jī)基(例如烷基、芳香烴)、或氟基。另外，使用包含硅(Si)和氮(N)的鍵的聚合物材料作為起始原料形成聚硅氮烷。
<關(guān)于第一接觸孔115>
接著，蝕刻第二絕緣層114來形成第一接觸孔115(參照圖3B)。此時，可以適當(dāng)?shù)厥褂酶煞ㄎg刻處理或濕法蝕刻處理作為蝕刻處理。在本實施方式中，示出了進(jìn)行各向異性干法蝕刻來形成第一接觸孔115的例子。
<關(guān)于第二導(dǎo)電層116>
接著，在第二絕緣層114及第一接觸孔115上形成第二導(dǎo)電層116。為了形成第二導(dǎo)電層116，形成由具有導(dǎo)電性的鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)等元素或它們的化合物等構(gòu)成的層，并對該層使用與如上所述的其他層相同的方法進(jìn)行加工來形成。第二導(dǎo)電層116不僅連接到半導(dǎo)體元件112及113來形成源電極或漏電極，而且還電連接結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件(參照圖3B的下圖。為了使附圖更清晰，只在截面圖中示出第二導(dǎo)電層116)。
這里，在第二導(dǎo)電層116是因彎折而具有角的圖案的情況下，優(yōu)選將所述角部加工為具有圓度的形狀。通過進(jìn)行這種處理，可以抑制因?qū)拥慕遣縿兟涠a(chǎn)生灰塵，或者，可以有效地清洗襯底上的灰塵。在使用金屬或金屬化合物形成第一犧牲層104、第二犧牲層106、以及柵電極等，或者，對厚度厚的層進(jìn)行加工的情況下，優(yōu)選采用這種處理。
另外，在形成第一接觸孔115并形成第二導(dǎo)電層116的工序中，也可以同時進(jìn)行某種加工，以形成結(jié)構(gòu)體。例如，在形成第一接觸孔115的同時，進(jìn)行蝕刻來去除位于第一犧牲層104及第二犧牲層106上部的第二絕緣層114，并在結(jié)構(gòu)層108上部形成第二導(dǎo)電層116，或者，通過蝕刻使結(jié)構(gòu)層108的一部分減薄或者去除結(jié)構(gòu)層108的一部分。
<關(guān)于開口部117>
接著，在位于第一犧牲層104、第二犧牲層106、以及結(jié)構(gòu)層108上的第二絕緣層114中形成開口部117，以進(jìn)行犧牲層蝕刻(參照圖4A)?？梢酝ㄟ^激光加工或干法蝕刻、濕法蝕刻等形成開口部117。在本實施方式中，示出了像第一接觸孔115那樣通過各向異性干法蝕刻形成開口部117的例子。
開口部117是為了去除犧牲層來制造結(jié)構(gòu)體而形成的。因此，以分別暴露第一犧牲層104及第二犧牲層106的一部分的方式去除第二絕緣層114來形成開口部117。此時，例如，在如圖4A和4B所示那樣第一犧牲層104的端部或結(jié)構(gòu)層的端部和第二導(dǎo)電層116通過第一接觸孔115電連接的情況下，優(yōu)選以保留所述連接部分及其周邊的方式形成開口部117。
<關(guān)于第三絕緣層(集成電路的保護(hù))>
另外，在形成開口部117之前，也可以在第二絕緣層114及第二導(dǎo)電層116上形成第三絕緣層，以保護(hù)形成在襯底上的半導(dǎo)體元件。與第二絕緣層114同樣，可以使用具有絕緣性的無機(jī)化合物或有機(jī)化合物(典型地是感光性PI(聚酰亞胺)、丙烯酸等的樹脂)等形成第三絕緣層?？梢栽谛纬傻谌^緣層之后形成所述開口部117。在本實施方式中，示出了不形成所述第三絕緣層的例子。
<關(guān)于犧牲層蝕刻>
接著，通過開口部117進(jìn)行蝕刻來去除第一犧牲層104及第二犧牲層106(參照圖4A的下圖)。另外，圖4B表示沿圖4A中的線段QR截取的在進(jìn)行犧牲層蝕刻之后的截面。像這樣，通過開口部117去除第一犧牲層104及第二犧牲層106，來形成能夠移動的結(jié)構(gòu)層108、以及在襯底和結(jié)構(gòu)層之間的空間部分118，因此可以制造結(jié)構(gòu)體119。根據(jù)犧牲層及結(jié)構(gòu)層的種類適當(dāng)?shù)厥褂梦g刻劑，并通過濕法蝕刻或干法蝕刻進(jìn)行犧牲層蝕刻。
例如，在第一犧牲層104及第二犧牲層106由鎢(W)構(gòu)成的情況下，可以進(jìn)行使用了過氧化氫氨水作為蝕刻劑的濕法蝕刻來進(jìn)行犧牲層蝕刻。這里，過氧化氫氨水是以1∶2的比率混合了28％的氨溶液和31％的過氧化氫水的溶液。另外，在第一犧牲層104及第二犧牲層106由包含二氧化硅的材料構(gòu)成的情況下，可以使用氫氟酸或以1∶7的比率混合了氫氟酸49％水溶液和氟化銨的緩沖氫氟酸。另外，雖然在本實施方式中未被示出，但是在第一犧牲層104及第二犧牲層106由包含硅的材料構(gòu)成的情況下，可以使用磷酸、諸如KOH、NaOH、CsOH等的堿金屬的氫氧化物、NH4OH、肼、EPD(乙二胺、鄰苯二酚和水的混合物)、四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液、異丙醇(IPA)溶液等。
為了制造微機(jī)械所具有的結(jié)構(gòu)體，需要上述犧牲層蝕刻的工序。因此，需要選擇第一犧牲層104、第二犧牲層106、以及結(jié)構(gòu)層108(以及構(gòu)成這些的周圍的各種層)的材料和去除犧牲層的蝕刻劑的適當(dāng)?shù)慕M合。例如，當(dāng)決定了特定的材料作為犧牲層及蝕刻劑時，使用相對于犧牲層蝕刻速率低的材料作為結(jié)構(gòu)層。
另外，當(dāng)在進(jìn)行濕法蝕刻之后進(jìn)行干燥處理時，優(yōu)選使用粘性低的有機(jī)溶劑(例如，異丙醇、環(huán)己胺)沖洗或者在低溫和低壓條件下進(jìn)行干燥處理，以避免由毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)層108的下面和襯底表面附著的屈曲。另外，也可以進(jìn)行使結(jié)構(gòu)體表面具有斥水性的表面處理，以避免由當(dāng)進(jìn)行干燥處理時的毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致的屈曲。
在采用干法蝕刻進(jìn)行犧牲層蝕刻的情況下，可以在大氣壓等的高壓條件下使用如F2或XeF2等蝕刻氣體進(jìn)行犧牲層蝕刻。另外，結(jié)構(gòu)體正在工作時結(jié)構(gòu)層下面和襯底表面有時會有附著的情況，因此，為了避免這種情況，也可以在進(jìn)行犧牲層蝕刻之后對結(jié)構(gòu)體表面進(jìn)行等離子體處理。
在本實施方式中，示出了具有如下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體119使用具有導(dǎo)電性的材料形成第一犧牲層104，以自對準(zhǔn)方式對第一導(dǎo)電層103及第一犧牲層104進(jìn)行加工，并且第一導(dǎo)電層103和第二導(dǎo)電層116通過第一犧牲層104電連接(參照圖4B)。因此，如圖4B所示，第一犧牲層104的一部分不被蝕刻而保留。通過控制蝕刻速率或開口部117的大小，可以使第一犧牲層104的一部分保留下來。
<結(jié)構(gòu)體的其他結(jié)構(gòu)例子>
另外，當(dāng)只在形成在第一犧牲層104及第二犧牲層106上的第二絕緣層114中形成開口部117而不去除形成在結(jié)構(gòu)層108上的第二絕緣層114時，可以制造具有層疊了由半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層108及第二絕緣層114的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)體。另外，如上所述那樣，當(dāng)形成第一接觸孔115時，也可以還在結(jié)構(gòu)層108上的第二絕緣層114中形成第一接觸孔115，在結(jié)構(gòu)層108上形成第二導(dǎo)電層116，然后形成開口部117。此時，通過形成開口部117并保留形成在結(jié)構(gòu)層108上的第二絕緣層114，可以形成層疊了由半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層108、第二導(dǎo)電層116、以及第二絕緣層114的結(jié)構(gòu)層。另一方面，通過形成開口部117并去除形成在結(jié)構(gòu)層108上的第二絕緣層114，也可以形成層疊了由半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層108、以及第二導(dǎo)電層116的結(jié)構(gòu)層。
<對置襯底>
為了密封如上所述那樣制造的微機(jī)械或者形成多層布線，也可以形成對置襯底并進(jìn)行貼合。這里，將與形成有結(jié)構(gòu)體119、半導(dǎo)體元件112及113的襯底101相對地貼合的襯底稱為對置襯底。另外，像襯底101那樣，可以使用玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等的具有絕緣性的襯底作為對置襯底。
通過使用對置襯底進(jìn)行密封，可以避免影響到微機(jī)械的污染或沖擊，或者，也可以使內(nèi)部的壓力或氣體固定，以使微機(jī)械發(fā)揮作用。另外，在微機(jī)械具有多個電路或結(jié)構(gòu)體，因此只使用第二導(dǎo)電層116連接布線是不夠的，或者，通過多層布線謀求微機(jī)械的小型化的情況下，也可以在對置襯底上形成第三導(dǎo)電層并與襯底貼合。
例如，如圖5A所示，在對置襯底120上形成第三導(dǎo)電層121。與上述第二導(dǎo)電層116等同樣，可以形成具有導(dǎo)電性的金屬元素或其化合物并對它進(jìn)行加工，以形成第三導(dǎo)電層121。另外，在將第三導(dǎo)電層121形成在對置襯底120上的情況下，也可以在襯底120上形成基底層122。可以使用與形成在襯底101上的基底層102相同的材料及方法形成所述基底層122。
然后，將形成有結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件的襯底101與形成有第三導(dǎo)電層121的對置襯底120貼合(參照圖5B)。為了電連接第二導(dǎo)電層116和第三導(dǎo)電層121，可以使用只在貼合方向(垂直于襯底的方向)上具有導(dǎo)電性的各向異性導(dǎo)電材料123來進(jìn)行襯底101與對置襯底120的貼合。
作為各向異性導(dǎo)電材料123，可以使用熱固化了的各向異性導(dǎo)電膏(ACP；Anisotropic Conductive Paste)或熱固化了的各向異性導(dǎo)電膜(ACF；Anisotropic Conductive Film)，只在特定方向(這里指的是垂直于襯底的方向)上具有導(dǎo)電性。各向異性導(dǎo)電膏被稱為粘合劑層，具有在以粘合劑為主要成分的層中分散有具有導(dǎo)電性表面的顆粒(以下稱為導(dǎo)電顆粒)的結(jié)構(gòu)。各向異性導(dǎo)電膜具有在熱固化或熱可塑性樹脂膜中分散有具有導(dǎo)電性表面的顆粒(以下稱為導(dǎo)電顆粒)的結(jié)構(gòu)。此外，使用鍍敷有鎳(Ni)或金(Au)等的球形樹脂作為具有導(dǎo)電表面的顆粒。也可以混合由二氧化硅等構(gòu)成的絕緣性顆粒，以防止在不需要的部分中的導(dǎo)電顆粒之間的電短路。另外，在只在對置襯底上形成有絕緣層的情況下，可以使用沒有導(dǎo)電性的粘合劑貼合襯底和對置襯底。
另外，在微機(jī)械進(jìn)行無線通信的情況下，可以使用對置襯底120將天線設(shè)置在微機(jī)械上。具體地說，在對置襯底120上形成導(dǎo)電層并對它進(jìn)行加工來形成天線。此時，也可以在對置襯底120上形成基底層122。然后，像上述形成有第三導(dǎo)電層121的對置襯底120那樣，可以貼合襯底101和對置襯底120以使第二導(dǎo)電層116和天線電連接，以制造微機(jī)械。
通過進(jìn)行上述工序，可以制造在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件的微機(jī)械。另外，例如通過將電壓施加到第一導(dǎo)電層103和結(jié)構(gòu)層108之間，可以將如上所述那樣形成的結(jié)構(gòu)體用作因靜電引力而工作的致動器。另外，通過檢測由施加到結(jié)構(gòu)層108的外力如壓力等導(dǎo)致的空間部分118的高度變化，可以將所述結(jié)構(gòu)體用作傳感器。
如上所述，通過在同一襯底上制造結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件，本發(fā)明的微機(jī)械不需要組裝或封裝。另外，通過在同一襯底上制造或者使用對置襯底形成導(dǎo)電層并使它連接，可以制造小型微機(jī)械。
實施方式2在本實施方式中，示出了使用與上述實施方式不相同的方法制造在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件的微機(jī)械的例子。參照圖6A至9D對本實施方式中的微機(jī)械及其制造方法進(jìn)行說明，在所述附圖中，上面一側(cè)示出襯底俯視圖，而下面一側(cè)示出沿俯視圖中的O-P截取的截面圖。
<關(guān)于襯底201、基底層202、第一導(dǎo)電層203、犧牲層204及206、柵電極205、第一絕緣層207>
像上述實施方式1那樣，本實施方式的微機(jī)械可以形成在具有絕緣性的襯底上。另外，像實施方式1的基底層102、第一導(dǎo)電層103、第一犧牲層104、柵電極105、第二絕緣層114、以及第一絕緣層107那樣，在襯底201上形成基底層202、第一導(dǎo)電層203、第一犧牲層204、柵電極205、第二犧牲層206、以及第一絕緣層207。在半導(dǎo)體元件中，第一絕緣層207用作柵絕緣層(參照圖6A)。
<關(guān)于半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體層209、第一結(jié)構(gòu)層208)>
接著，在第一絕緣層207上形成半導(dǎo)體層并將它加工為任意形狀，來形成構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的第一結(jié)構(gòu)層208、以及構(gòu)成半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層209。像上述實施方式那樣，所述半導(dǎo)體可以由包含硅的材料構(gòu)成。在本實施方式中，與上述實施方式1不同，示出了使用非晶半導(dǎo)體或微小的結(jié)晶粒包含在非晶半導(dǎo)體中的半導(dǎo)體形成所述半導(dǎo)體層的例子。首先，在第一絕緣層207上形成非晶半導(dǎo)體或包含微小結(jié)晶粒的非晶半導(dǎo)體的第一半導(dǎo)體層210。可以使用CVD法形成所述半導(dǎo)體，并通過適當(dāng)?shù)剡x擇硅的成膜條件，可以形成半徑為幾十nm至幾μm的結(jié)晶粒。
接著，在像這樣形成的半導(dǎo)體上形成具有添加有賦予N型的雜質(zhì)或賦予P型的雜質(zhì)的非晶結(jié)構(gòu)的第二半導(dǎo)體層211。典型地，使用磷(P)或砷(As)作為賦予N型的雜質(zhì)元素，而使用硼(B)作為賦予P型的雜質(zhì)元素。在包含所述雜質(zhì)的半導(dǎo)體中優(yōu)選以1×1020至1×1021/cm3的濃度范圍添加有雜質(zhì)元素。在本實施方式中，示出了形成添加有賦予N型的雜質(zhì)的非晶半導(dǎo)體作為第二半導(dǎo)體層211的例子。
接著，將像這樣形成的第一半導(dǎo)體層210及第二半導(dǎo)體層211加工為預(yù)定的形狀，來形成構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的第一結(jié)構(gòu)層208、以及構(gòu)成半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層209(參照圖6B)。像實施方式1所示的方法那樣，可以使用光刻法并進(jìn)行蝕刻，以對第一結(jié)構(gòu)層208及半導(dǎo)體層209進(jìn)行加工。
像實施方式1所示的情況那樣，構(gòu)成第一結(jié)構(gòu)層208的第一半導(dǎo)體層210及第二半導(dǎo)體層211的厚度取決于各種因素。在本實施方式中，由于層疊了多個半導(dǎo)體層，所以其厚度優(yōu)選根據(jù)它們的機(jī)械強度或內(nèi)部應(yīng)力等來確定。
接著，在由添加有賦予N型的雜質(zhì)或賦予P型的雜質(zhì)的非晶半導(dǎo)體層構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層211(在本實施方式中，使用添加有賦予N型的雜質(zhì)的非晶半導(dǎo)體)上形成第二導(dǎo)電層212。像實施方式1那樣，可以形成由具有導(dǎo)電性的金屬元素或化合物等構(gòu)成的層并對它進(jìn)行加工，來形成第二導(dǎo)電層212。另外，在本實施方式中，在將形成在第一結(jié)構(gòu)層208上的第二導(dǎo)電層212用作結(jié)構(gòu)層的情況下，將它稱為第二結(jié)構(gòu)層。
第二導(dǎo)電層212與半導(dǎo)體元件的源電極、漏電極、或結(jié)構(gòu)層連接，并可以將它加工為構(gòu)成用來構(gòu)成微機(jī)械的電連接關(guān)系的形式。此時，第二導(dǎo)電層212不形成在成為半導(dǎo)體元件的溝道區(qū)域的部分上。然后，使用所述第二導(dǎo)電層212作為掩模，通過蝕刻來去除第二半導(dǎo)體層211、以及第一半導(dǎo)體層210的一部分，以形成半導(dǎo)體元件的溝道區(qū)域213(參照圖7A)。在本實施方式中，通過進(jìn)行如上所述的工序，形成N型半導(dǎo)體元件214(參照圖7A)。這里，形成晶體管作為半導(dǎo)體元件214。晶體管是具有溝道蝕刻結(jié)構(gòu)的反交錯型薄膜晶體管。
<關(guān)于第二絕緣層215>
接著，以覆蓋N型半導(dǎo)體元件214及成為結(jié)構(gòu)體的部分的方式形成第二絕緣層215(參照圖7B的下圖)。像上述實施方式所說明的方法那樣，可以使用具有絕緣性的無機(jī)化合物或有機(jī)化合物等形成第二絕緣層215。
<關(guān)于第一接觸孔216>
接著，蝕刻所述第二絕緣層215，來形成第一接觸孔216(參照圖7B的上圖)。此時，可以適當(dāng)?shù)厥褂酶煞ㄎg刻處理或濕法蝕刻處理作為蝕刻處理。在本實施方式中，示出了通過各向異性干法蝕刻形成第一接觸孔216的例子。
<關(guān)于第三導(dǎo)電層217(布線)>
接著，在第二絕緣層215及第一接觸孔216上形成第三導(dǎo)電層217。像上述第二導(dǎo)電層212或上述實施方式所示的方法那樣，可以形成由具有導(dǎo)電性的金屬元素或其化合物構(gòu)成的層并將它加工為預(yù)定的形狀，以形成第三導(dǎo)電層217。第二導(dǎo)電層212能夠與半導(dǎo)體元件的源電極及漏電極電連接，但是不能與柵電極連接，因此可以使用所述第三導(dǎo)電層217進(jìn)行源電極或漏電極與柵電極的連接。
另外，在形成第一接觸孔216和第三導(dǎo)電層217的工序中，也可以同時進(jìn)行某種加工，以形成結(jié)構(gòu)體。例如，當(dāng)形成第一接觸孔216時，可以同時進(jìn)行蝕刻來去除位于第一犧牲層204、第二犧牲層206、第一結(jié)構(gòu)層208及第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)上部的第二絕緣層215，以在其上部也形成第三導(dǎo)電層217。另外，也可以進(jìn)行加工來去除形成在結(jié)構(gòu)層208上部的第二導(dǎo)電層212。
<關(guān)于開口部218>
接著，像上述實施方式那樣，在第二絕緣層215中形成開口部218，以進(jìn)行犧牲層蝕刻(參照圖8A)。可以采用激光加工或干法蝕刻、濕法蝕刻等形成開口部218。這里，開口部218是為了去除犧牲層來制造結(jié)構(gòu)體而形成的。因此，如實施方式1中的圖4A和4B所示，在第三導(dǎo)電層217通過第一接觸孔216電連接到第一犧牲層204的端部、或結(jié)構(gòu)層208的端部、以及第二導(dǎo)電層212的情況下，優(yōu)選以保留所述連接部分及其周邊的方式形成開口部218。
另外，像上述實施方式1那樣，在形成開口部218之前，也可以在第二絕緣層215及第三導(dǎo)電層217上形成第三絕緣層，以保護(hù)形成在襯底上的半導(dǎo)體元件。
<關(guān)于犧牲層蝕刻>
接著，像上述實施方式那樣，通過開口部218進(jìn)行蝕刻來去除第一犧牲層204及第二犧牲層206(參照圖8A的下圖)。像這樣，通過開口部218去除犧牲層，形成層疊有第一結(jié)構(gòu)層208及第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)且能夠移動的結(jié)構(gòu)層219、以及形成在襯底和結(jié)構(gòu)層之間的空間部分220，因此能夠制造結(jié)構(gòu)體221。
另外，也可以如圖8B所示那樣在位于第一犧牲層204及第二犧牲層206上的第二絕緣層215上形成開口部，來進(jìn)行犧牲層蝕刻。像這樣，在以保留位于第一結(jié)構(gòu)層208及第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)上的第二絕緣層215的方式形成開口部218的情況下，可以形成包括結(jié)構(gòu)層219和空間部分220的結(jié)構(gòu)體221，其中該結(jié)構(gòu)層219層疊有第一結(jié)構(gòu)層208、第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)、以及第二絕緣層215，該空間部分220形成在所述結(jié)構(gòu)層219和襯底201之間(參照圖8B的下圖)。
另外，可以根據(jù)最終的加工如形成開口部218或之后的蝕刻加工等將結(jié)構(gòu)體221加工為各種形狀。例如，在像圖8A所示的例子那樣在結(jié)構(gòu)層219上形成開口部218來進(jìn)行犧牲層蝕刻的情況下，通過如圖9A所示那樣使開口部222變小或者如圖9B所示那樣使開口部222變大，可以改變結(jié)構(gòu)體221的形狀。具體地說，在如圖9A所示那樣使開口部222變小的情況下，獲得具有梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體的支柱部分223被固定于第二絕緣層215的形狀。在這種情況下，具有如下特征結(jié)構(gòu)層219因固定在第二絕緣層215上而使彈簧常數(shù)增加并不容易破壞。相反，在如圖9B所示那樣使開口部222變大的情況下，結(jié)構(gòu)體的支柱部分223因與第二絕緣層215分離而變細(xì)。因此，具有如下特征結(jié)構(gòu)層219的彈簧常數(shù)比上述結(jié)構(gòu)小，并容易移動。
另外，如圖9C所示，可以在第二絕緣層215中形成開口部218之后，通過蝕刻來去除形成在第一結(jié)構(gòu)層208上的第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)。通過進(jìn)行這種處理，結(jié)構(gòu)層219可以只由第一結(jié)構(gòu)層208組成，也可以形成具有硅所特有的柔性的結(jié)構(gòu)層219。
另外，在如上所述那樣結(jié)構(gòu)層219只由半導(dǎo)體組成的情況下，可以采用當(dāng)形成第二導(dǎo)電層212時不在第一結(jié)構(gòu)層208上形成第二結(jié)構(gòu)層(第二導(dǎo)電層212)的方法。在這種情況下，在形成第一半導(dǎo)體層210及第二半導(dǎo)體層211后形成第一結(jié)構(gòu)層208，并不在第一結(jié)構(gòu)層208上形成第二導(dǎo)電層212。因此，當(dāng)形成半導(dǎo)體元件的溝道區(qū)域時，通過蝕刻去除添加有雜質(zhì)的第二半導(dǎo)體層211。因此，圖9D所示的結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)層219比圖9C所示的結(jié)構(gòu)層219薄，可以制造可動性高的結(jié)構(gòu)體。
另外，如實施方式1所示，為了密封完成的微機(jī)械或者形成多層布線，也可以形成對置襯底并進(jìn)行貼合。
通過進(jìn)行上述工序，可以制造在一個襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件的微機(jī)械。像這樣，通過在一個襯底上制造結(jié)構(gòu)體及半導(dǎo)體元件，本實施方式的微機(jī)械不需要組裝或封裝。另外，通過在同一襯底上制造或者使用對置襯底形成導(dǎo)電層并連接，可以制造小型的微機(jī)械。
此外，本實施方式可以與上述實施方式1自由地組合。
實施方式3在本實施方式中，示出了使用與上述實施方式1和2不相同的方法制造在同一襯底上形成有結(jié)構(gòu)體及具有半導(dǎo)體元件的電路的微機(jī)械的例子。參照圖10至20C所示的截面圖說明本實施方式的微機(jī)械及其制造方法。在附圖中的左側(cè)(制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312)示出結(jié)構(gòu)體，而在附圖中的右側(cè)(制造半導(dǎo)體元件的區(qū)域313)示出半導(dǎo)體元件。在本實施方式中，制造在半導(dǎo)體層上下形成有柵電極的薄膜晶體管作為半導(dǎo)體元件。另外，在本實施方式中，示出在制造半導(dǎo)體元件的區(qū)域313中制造兩個半導(dǎo)體元件的例子。位于左側(cè)的半導(dǎo)體元件是N溝道型晶體管，而位于右側(cè)的半導(dǎo)體元件是P溝道型晶體管。
在本實施方式中，示出在制造在半導(dǎo)體層上下形成有柵電極的半導(dǎo)體元件的同時制造結(jié)構(gòu)體的例子。因此，作為本實施方式的微機(jī)械的制造方法，如圖10所示，在襯底301上形成基底層302、第一導(dǎo)電層303、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307之后，將雜質(zhì)添加到半導(dǎo)體層中，以制造半導(dǎo)體元件。然后，形成第三絕緣層310，在第三絕緣層中形成第一接觸孔，并形成第三導(dǎo)電層311。圖10是在進(jìn)行犧牲層蝕刻之前的在本實施方式中被層疊的各層的基本截面圖。
然后，通過在第三絕緣層310中形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻去除犧牲層，制造具有結(jié)構(gòu)層及空間部分的結(jié)構(gòu)體。在本實施方式的微機(jī)械的制造方法中，可以以單層或疊層形成各層，尤其是利用第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307的疊層結(jié)構(gòu)，可以使用各種方法分別形成結(jié)構(gòu)層、形成結(jié)構(gòu)體的導(dǎo)電層、以及犧牲層。
在本實施方式中，首先說明上述基本結(jié)構(gòu)的制造方法的例子，然后說明根據(jù)疊層結(jié)構(gòu)分別形成的例子。
像實施方式1和2那樣，本發(fā)明的微機(jī)械可以形成在具有絕緣性的襯底上。并且，像實施方式1的基底層102那樣，在襯底301上形成基底層302。
接著，在基底層302上形成第一導(dǎo)電層303。制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312的第一導(dǎo)電層303被用作構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的一部分的層或犧牲層。另一方面，在制造半導(dǎo)體元件的區(qū)域313中，第一導(dǎo)電層303用作第一柵電極。像上述實施方式那樣，通過將具有導(dǎo)電性的材料成膜并進(jìn)行加工，可以形成第一導(dǎo)電層303。另外，如附圖所示，也可以將第一導(dǎo)電層303加工為具有錐形角度的形狀。
接著，在第一導(dǎo)電層303上形成第一絕緣層304。在制造半導(dǎo)體元件的區(qū)域313中，第一絕緣層304用作柵絕緣層。作為所述第一絕緣層304，如上述實施方式所示，也可以使用等離子體CVD法或濺射法等將包含硅的材料如氧化硅或氮化硅等成膜。另外，也可以通過等離子體處理或陽極氧化法等使第一導(dǎo)電層303的表面氧化或氮化，來形成金屬氧化物或金屬氮化物。通過使金屬表面氧化或氮化，可以形成均勻的層。
接著，在第一絕緣層304上形成半導(dǎo)體層305。如上述實施方式1所示，也可以在形成包含硅的層之后使它熱結(jié)晶化，以形成半導(dǎo)體層305。另外，如上述實施方式2所述，也可以層疊多個半導(dǎo)體層，以形成半導(dǎo)體層305。在本實施方式中，示出像上述實施方式1那樣進(jìn)行成膜、結(jié)晶化、以及添加雜質(zhì)形成半導(dǎo)體層305的例子。在圖10中，示出通過形成添加有賦予N型的雜質(zhì)的第一雜質(zhì)區(qū)域308及添加有賦予P型的雜質(zhì)的第二雜質(zhì)區(qū)域309形成兩種半導(dǎo)體元件的例子。形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312中的半導(dǎo)體層305用作構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的一部分的層或犧牲層。
接著，在第一絕緣層304及半導(dǎo)體層305上形成第二絕緣層306。在制造半導(dǎo)體元件的部分中，該第二絕緣層306用作柵絕緣層。另外，像上述第一絕緣層304那樣，可以使用等離子體CVD法或濺射法等將包含硅的材料如氧化硅或氮化硅等成膜。
接著，在第二絕緣層306上形成第二導(dǎo)電層307?？梢韵裆鲜龅谝粚?dǎo)電層303那樣來制造第二導(dǎo)電層307。制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312的第二導(dǎo)電層307被用作構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的一部分的層或犧牲層。另一方面，在制造半導(dǎo)體元件的區(qū)域313中，第二導(dǎo)電層307用作第二柵電極。
接著，在所述第二絕緣層306及第二導(dǎo)電層307上形成第三絕緣層310。第三絕緣層310具有將半導(dǎo)體元件和形成在上層中的布線絕緣并降低寄生電容的功能，并且像上述實施方式所說明那樣，可以使用具有絕緣性的無機(jī)化合物或有機(jī)化合物等形成第三絕緣層310。
接著，蝕刻上述第三絕緣層310來形成第一接觸孔。作為此時的蝕刻處理，可以適當(dāng)?shù)厥褂酶煞ㄎg刻處理或濕法蝕刻處理。
接著，在第三絕緣層310及第一接觸孔上使用具有導(dǎo)電性的金屬元素或其化合物形成第三導(dǎo)電層311。在制造半導(dǎo)體元件的部分中，第三導(dǎo)電層311用作連接源電極、漏電極、以及柵電極的布線。另外，也可以形成用來連接結(jié)構(gòu)體和半導(dǎo)體元件的布線。
如上所述那樣形成的各層分別可以使用同一材料以單層形成，或者，也可以使用多個材料層疊。
另外，對于被形成的各層，可以通過將感光抗蝕劑涂敷在層上并通過光刻法加工為任意形狀、然后使用所述抗蝕劑作為掩模進(jìn)行蝕刻來進(jìn)行加工。作為這種蝕刻工序，可以采用使用了氣體蝕刻劑的干法蝕刻，或者，也可以采用使用了液體蝕刻劑的濕法蝕刻，優(yōu)選根據(jù)成膜或加工條件適當(dāng)?shù)剡x擇干法蝕刻或濕法蝕刻。例如，在形成導(dǎo)電層或接觸孔的情況下，通過適當(dāng)?shù)夭捎酶飨虍愋愿煞ㄎg刻，可以進(jìn)行垂直于層的加工。另外，在犧牲層蝕刻中，可以適當(dāng)?shù)夭捎酶飨蛲詽穹ㄎg刻，以去除位于結(jié)構(gòu)層下的犧牲層。
另外，在使用多個材料形成疊層結(jié)構(gòu)的情況下，雖然對于各層可以通過反復(fù)進(jìn)行成膜和加工來形成，但是也可以在連續(xù)形成多個層之后以自對準(zhǔn)方式同時進(jìn)行加工。
接著，說明通過將上述第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307層疊為各種方式分別形成具有不同結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體的方法的例子。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例1>
圖11A至11C表示第一例子。在本例子中，如圖11A所示，以單層形成第一導(dǎo)電層303，并以上層和下層這兩層的疊層結(jié)構(gòu)形成第二導(dǎo)電層307。另外，將第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307中的上層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312上的第三絕緣層310形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖11B所示，可以制造在半導(dǎo)體層305下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。另外，通過在位于第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307上且不在半導(dǎo)體層305上的部分中形成開口部，如圖11C所示，可以制造在半導(dǎo)體層305上下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。
在本例子中，可以形成層疊有第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307中的下層的結(jié)構(gòu)層。由于這種結(jié)構(gòu)層具有通過層疊具有導(dǎo)電性的層和具有絕緣性的層而成的結(jié)構(gòu)，所以例如通過利用熱膨脹系數(shù)的差異并使電流流過具有導(dǎo)電性的層，可以使它像雙金屬那樣可動。另外，也可以用作以具有導(dǎo)電性的層的電阻變化來檢測由外力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)層變形的結(jié)構(gòu)體。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例2>
接著，圖12A和12B表示第二例子。在本例子中，如圖12A所示，以單層形成第一導(dǎo)電層303，以單層或疊層結(jié)構(gòu)形成第二導(dǎo)電層307，并將半導(dǎo)體層305用作犧牲層。通過形成開口部以去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層310，并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖12B所示，可以制造具有夾在第一導(dǎo)電層303和第二導(dǎo)電層307之間的空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣形成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303用作固定電極，第二絕緣層306及第二導(dǎo)電層307用作結(jié)構(gòu)層，而第二導(dǎo)電層307用作可動電極。
圖12A和12B表示以上層和下層這兩層的疊層結(jié)構(gòu)層疊第二導(dǎo)電層307的情況。通過像這樣層疊種類不同的材料，可以形成具有任意硬度的結(jié)構(gòu)體。但是，不局限于這種例子，也可以使用同一材料以單層形成第二導(dǎo)電層307，或者，也可以層疊多個材料形成第二導(dǎo)電層307。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例3>
圖13A和13B表示第三例子。在本例子中，如圖13A所示，以單層形成第一導(dǎo)電層303，以上層和下層這兩層形成第二導(dǎo)電層307，并將第二導(dǎo)電層307中的下層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域以外的第三絕緣層310及第二導(dǎo)電層307形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖13B所示，可以制造具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣制成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303用作固定電極，第二導(dǎo)電層307中的上層及第三絕緣層310用作結(jié)構(gòu)層。
另外，圖13A和13B表示通過改變第二導(dǎo)電層307的形成方法制造由第二導(dǎo)電層307中的上層構(gòu)成結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)體的例子。在這種情況下，可以通過分別形成第二導(dǎo)電層307中的上層及下層并對它們進(jìn)行加工，將第二導(dǎo)電層307形成為其上層覆蓋其下層的形式。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例4>
圖14A和14B表示第四例子。在本例子中，如圖14A所示，以上層和下層這兩層形成第一導(dǎo)電層303，以單層形成第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的上層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域312上的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖14B所示，可以制造具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣制成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303中的下層用作固定電極，第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307用作結(jié)構(gòu)層。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例5>
圖15A和15B表示第五例子。在本例子中，如圖15A所示，以上層和下層這兩層形成第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的上層和第二導(dǎo)電層307中的上層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，可以制造結(jié)構(gòu)體。在像這樣制成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303中的下層用作固定電極，第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307中的下層用作結(jié)構(gòu)層。另外，通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域以外的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖15B所示，也可以制造在結(jié)構(gòu)層上下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例6>
圖16A和16B表示第六例子。在本例子中，如圖16A所示，以上層和下層這兩層形成第一導(dǎo)電層303，以單層形成第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的下層和第二導(dǎo)電層307用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域以外的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖16B所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層上下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。像這樣制成的結(jié)構(gòu)體沒有固定電極，而將第一導(dǎo)電層303中的上層、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、以及第二絕緣層306用作結(jié)構(gòu)層。另外，在本例子中，也可以形成開口部并去除形成在結(jié)構(gòu)層上部的第三絕緣層310，并進(jìn)行犧牲層蝕刻，以制造結(jié)構(gòu)體。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例7>
圖17A和17B表示第七例子。在本例子中，如圖17A所示，像結(jié)構(gòu)例子6那樣形成第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的下層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖17B所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。
像這樣形成的結(jié)構(gòu)體沒有固定電極，而將第一導(dǎo)電層303中的上層、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307用作結(jié)構(gòu)層。例如，若像這樣制成的結(jié)構(gòu)體由第一導(dǎo)電層303中的上層及第二導(dǎo)電層307的應(yīng)變計靈敏系數(shù)(gauge factor)不同的材料形成，則可以利用上下導(dǎo)電層之間的應(yīng)變差異來檢測結(jié)構(gòu)層的移動。另外，也可以使用熱膨脹系數(shù)不同的材料形成雙金屬，來用作致動器。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例8>
圖18A和18B表示第八例子。在本例子中，如圖18A所示，以上層、中間層、下層這三層形成第一導(dǎo)電層303，以單層或疊層形成第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的中間層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖18B所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣形成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303中的下層用作固定電極，第一導(dǎo)電層303中的上層、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307用作結(jié)構(gòu)層。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例9>
圖19A和19B表示第九例子。在本例子中，如圖19A所示，像結(jié)構(gòu)例子8那樣形成第一導(dǎo)電層303及第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的中間層及第二導(dǎo)電層307用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域以外的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖19B所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層上下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣形成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303中的下層用作固定電極，第一導(dǎo)電層303中的上層、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、以及第二絕緣層306用作結(jié)構(gòu)層。另外，在本例子中，也可以去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，以制造在結(jié)構(gòu)層下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。
<結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)例10>
最后，圖20A至20C表示第十例子。在本例子中，如圖20A所示，以上層、中間層、下層這三層形成第一導(dǎo)電層303，以上層和下層這兩層形成第二導(dǎo)電層307，并將第一導(dǎo)電層303中的中間層及第二導(dǎo)電層307中的上層用作犧牲層。通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域以外的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖20B所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層上下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。另外，通過去除形成在制造結(jié)構(gòu)體的區(qū)域上的第三絕緣層310來形成開口部并進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖20C所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層下具有空間部分314的結(jié)構(gòu)體。在像這樣形成的結(jié)構(gòu)體中，第一導(dǎo)電層303中的下層用作固定電極，第一導(dǎo)電層303中的上層、第一絕緣層304、半導(dǎo)體層305、第二絕緣層306、以及第二導(dǎo)電層307中的下層用作結(jié)構(gòu)層。
在上述結(jié)構(gòu)例子1至10中，當(dāng)想要增加犧牲層的厚度時，也可以將其工序分成兩個或更多個步驟來形成用作犧牲層的層并對它進(jìn)行加工。像這樣，在分成多個步驟來形成犧牲層或者形成多個犧牲層的情況下，各犧牲層優(yōu)選由同一材料或能夠通過同一方法被蝕刻的材料構(gòu)成。通過由同一材料構(gòu)成多個犧牲層，可以一次完成用于形成結(jié)構(gòu)體的犧牲層蝕刻，可以減少工序，并可以降低微機(jī)械的制造成本。此外，也可以根據(jù)相對于形成在其上下的層的緊貼性等的條件使用不同的材料。在這種情況下，只要將為了形成結(jié)構(gòu)體而進(jìn)行的犧牲層蝕刻工序分成兩個步驟即可。
另外，犧牲層的厚度取決于如犧牲層的材料、結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)及工作方法、犧牲層蝕刻的方法等各種因素。例如，若犧牲層太薄，則會發(fā)生蝕刻劑不擴(kuò)散而不能進(jìn)行蝕刻的問題。另外，若犧牲層薄，則發(fā)生在進(jìn)行犧牲層蝕刻之后結(jié)構(gòu)層屈曲的現(xiàn)象。另外，在利用靜電引力使結(jié)構(gòu)體工作的情況下，若犧牲層太厚，則固定電極和可動電極之間的距離增加，因此不能驅(qū)動結(jié)構(gòu)體。例如，在利用靜電引力驅(qū)動結(jié)構(gòu)體的情況下，犧牲層的厚度為0.5μm至4μm，優(yōu)選為1μm至2.5μm。
另外，鄰接犧牲層的層如第一絕緣層或第二絕緣層優(yōu)選由具有如下條件的材料構(gòu)成當(dāng)進(jìn)行犧牲層蝕刻時，犧牲層被蝕刻，而鄰接犧牲層的層不容易被蝕刻。例如，在難以確保犧牲層和半導(dǎo)體層之間的選擇比的情況下，也可以通過使用第一絕緣層及第二絕緣層保護(hù)半導(dǎo)體層，容易地進(jìn)行犧牲層蝕刻。
與此相反，若不需要，則可以去除形成結(jié)構(gòu)層的第一絕緣層或第二絕緣層。例如，當(dāng)形成各絕緣層時，可以使用光刻法并進(jìn)行蝕刻來將它加工為任意形狀。另外，也可以在進(jìn)行犧牲層蝕刻之后去除絕緣層。
本實施方式所說明的結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)只是一個例子，同時制造半導(dǎo)體元件及結(jié)構(gòu)體的方法不局限于上述例子。例如，也可以使用第三絕緣層及第三導(dǎo)電層制造結(jié)構(gòu)層。
此外，本實施方式可以與上述實施方式自由地組合。
實施方式4在本實施方式中，示出諸如在實施方式1中參照圖1A至4B進(jìn)行了說明的結(jié)構(gòu)層108、或在實施方式2中參照圖5A至9D進(jìn)行了說明的結(jié)構(gòu)層208之類的由半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層的制造方法的例子。
圖21A至21E表示由半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體。例如，如圖21A所示，可以通過進(jìn)行上述工序而層疊結(jié)晶化了的包含多晶硅的層401和包含非晶硅的層402，來形成結(jié)構(gòu)體400所具有的結(jié)構(gòu)層。在圖21A至21E中，標(biāo)號410表示具有絕緣表面的襯底。
諸如上述例子所示的包含多晶硅的層和包含非晶硅的層之類的結(jié)晶狀態(tài)不同的硅層具有不同的機(jī)械特性。因此，通過如上述例子所示那樣層疊它們或者將它們選擇性地形成在區(qū)域上來形成結(jié)構(gòu)層，可以制造應(yīng)用于各種用途的結(jié)構(gòu)體。
<關(guān)于復(fù)合彈性模量及壓痕(indentation)硬度的測量>
為了檢查具有不同結(jié)晶狀態(tài)的硅層的機(jī)械特性的差異，測量使用CVD法而形成的包含非晶硅的層和包含多晶硅的層的復(fù)合彈性模量及壓痕硬度。這里，包含多晶硅的層是使用金屬催化劑使包含非晶硅的層激光結(jié)晶化而形成的。
用作樣品的包含非晶硅的層是在基底層上形成的非晶硅層，其中所述基底層是通過在石英襯底上使用CVD法形成50nm厚的氮化硅層及100nm厚的氧化硅層而形成的。使用CVD法形成所述非晶硅層。
另外，用作樣品的包含多晶硅的層是通過使用連續(xù)振蕩型激光器使如上所述那樣形成的包含非晶硅的層結(jié)晶化而形成的層。這里，用來進(jìn)行結(jié)晶化的激光束是Nd:YVO4激光的二次諧波，能量密度為9至9.5W/cm2，掃描速度為35cm/sec。
這里，用作樣品的包含非晶硅的層的厚度為66nm，而通過進(jìn)行激光照射而被結(jié)晶化的包含多晶硅的層的厚度為60nm左右。
通過將三角錐形的壓頭按壓在樣品上的納米壓痕測量進(jìn)行測量。測量條件是壓頭的單一按壓，所使用的壓頭是由金剛石構(gòu)成的Berkovich壓頭。因此，壓頭的彈性模量為1000GPa左右，泊松比(Poisson’s ratio)為0.1左右。
被測量了的復(fù)合彈性模量是以下述式(1)表示的復(fù)合了樣品及壓頭的彈性模量的彈性模量。在式(1)中，Er、E、以及v分別表示復(fù)合彈性模量、楊氏模量(Young’s modulus)、以及泊松比。另外，式中的第一項(以sample表示的項)是樣品的彈性模量所貢獻(xiàn)的項，而第二項(以indenter表示的項)是壓頭的彈性模量所貢獻(xiàn)的項。
如式(1)所示，以樣品的彈性模量所貢獻(xiàn)的第一項與壓頭的彈性模量所貢獻(xiàn)的第二項之和求出復(fù)合彈性模量。但是，與樣品的彈性模量相比壓頭的彈性模量非常大，因此不用考慮第二項，復(fù)合彈性模量近似地表示樣品的彈性模量。
另外，壓痕硬度指的是通過壓痕法而測量的硬度，這是通過壓頭的最大按壓加重除以最大按壓時的投影面積而獲得的。這里，以壓頭的幾何學(xué)形狀和在將壓頭按壓在樣品上時的接觸深度獲得按壓時的投影面積。通過所述壓痕硬度乘以76，這等價于一般用作硬度指標(biāo)的維氏硬度(Vickers hardness)。
1Er=(1-v2E)sample+(1-v2E)indenter...(1)]]>表1表示包含多晶硅的層和包含非晶硅的層的復(fù)合彈性模量及壓痕硬度的測量結(jié)果。其結(jié)果表示測量了三次的結(jié)果的平均值。
根據(jù)表1所示的結(jié)果，包含多晶硅的層的彈性模量比包含非晶硅的層大。換言之，當(dāng)被施加使結(jié)構(gòu)彎曲的力時，包含多晶硅的層在對抗因彎曲而導(dǎo)致的破壞方面比包含非晶硅的層高。
另外，根據(jù)表1所示的結(jié)果，包含多晶硅的層比包含非晶硅的層硬。


像這樣，通過層疊具有不同彈性模量或硬度的半導(dǎo)體層，可以制造具有抗彎曲力強的柔性和硬度的結(jié)構(gòu)體400。例如，通過層疊上述層，即使因包含多晶硅的層的結(jié)晶缺陷而破壞，也不使破壞更嚴(yán)重，因為破壞不容易傳播到包含非晶硅的層中。像這樣，可以根據(jù)被層疊的層的厚度比率適當(dāng)?shù)貨Q定柔性和硬度的平衡關(guān)系。
<結(jié)構(gòu)層的疊層例1>
在如上述實施方式1所示那樣使用金屬作為催化劑使硅結(jié)晶化的情況下，可以將金屬選擇性地添加到包含非晶硅的層。例如，通過使包含非晶硅的層的一部分結(jié)晶化，可以制造形成有包含多晶硅的層的結(jié)構(gòu)層。另外，在使用激光器使硅結(jié)晶化的情況下，通過將激光選擇性地照射到包含非晶硅的層，也可以制造部分形成有包含多晶硅的層的結(jié)構(gòu)層。
通過應(yīng)用這種方法，如圖21B所示，形成在結(jié)構(gòu)體400的空間部分上的結(jié)構(gòu)層部分被結(jié)晶化，而可以制造由包含非晶硅的層404和包含多晶硅的層403構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層?？梢酝ㄟ^如下步驟形成這種結(jié)構(gòu)層在將犧牲層形成在襯底上之后形成包含非晶硅的層404，然后，將金屬催化劑只添加到包含非晶硅的層404中的在其下形成有犧牲層的部分，或者，將激光照射到該部分。
另外，通過改變被添加的金屬的濃度或加熱的條件或所照射的激光的條件等，可制造圖21C所示的結(jié)構(gòu)層，其中只有梁結(jié)構(gòu)的支柱部分406由包含非晶硅的層構(gòu)成，并且使梁部分405、以及結(jié)構(gòu)層與襯底接觸的部分結(jié)晶化來形成包含多晶硅的層。通過制造這種結(jié)構(gòu)層，可以改善可動的梁部分405的韌性，并使支柱部分406具有柔性。
另外，一般說，金屬和硅化合而成的硅合金的強度高。因此，也可以使在實現(xiàn)包含多晶硅的層的結(jié)晶化時用作催化劑的金屬殘留在半導(dǎo)體層中。所述金屬可以添加到整個半導(dǎo)體層中，或者，也可以添加到半導(dǎo)體層的一部分中。另外，被添加的金屬可以殘留在整個半導(dǎo)體層中，或者，也可以選擇性地去除所述金屬并使它選擇性地殘留。另外，可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行熱處理來形成更硬的具有導(dǎo)電性的硅合金層。
通過任意組合并層疊包含所述硅合金的層、上述包含多晶硅的層(多晶硅層)、以及非晶硅層，可以形成具有導(dǎo)電性并具有柔性及硬度的結(jié)構(gòu)層。
另外，通過添加金屬催化劑進(jìn)行激光照射而被結(jié)晶化的包含多晶硅的層包含在垂直于襯底的方向上結(jié)晶生長的多晶硅。另一方面，在進(jìn)行激光照射而不使用金屬的情況下，所述包含多晶硅的層包含在平行于襯底的方向上結(jié)晶生長的多晶硅。這種結(jié)晶化方向不同的包含多晶硅的層被認(rèn)為具有不同的硬度或彈性模量。因此，通過將二者層疊，可以形成作為結(jié)構(gòu)層具有優(yōu)良特性的半導(dǎo)體層。
例如，通過層疊使用金屬而被結(jié)晶化的包含多晶硅的層和被結(jié)晶化而不使用金屬的包含多晶硅的層，可以形成層疊有結(jié)晶方向不同的層的結(jié)構(gòu)層。因此，即使在構(gòu)成結(jié)構(gòu)層的層中的一個層中產(chǎn)生微小的裂紋，也可以使裂紋止于結(jié)晶方向不同的其他層，可以防止整個結(jié)構(gòu)層破壞，因此可以形成強度高的結(jié)構(gòu)層。
通過任意層疊這種結(jié)晶方向不同的包含多晶硅的層、上述包含非晶硅的層、以及包含硅合金的層，如圖21D所示，可以制造具有通過層疊多個層而形成的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)體400。這里，圖21D表示具有通過層疊選自所述結(jié)晶方向不同的包含多晶硅的層、包含非晶硅的層、以及包含硅合金的層中的三個層407、408、以及409而形成的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)體400。
像這樣，通過層疊具有各種性質(zhì)的層形成結(jié)構(gòu)層，可以制造具有需要的性質(zhì)(硬度、柔性、導(dǎo)電性等)的結(jié)構(gòu)體400。
另外，如圖21E所示，也可以反復(fù)進(jìn)行多個層的成膜及加工來層疊，以形成構(gòu)成結(jié)構(gòu)層的層。例如，在只使用包含非晶硅的層形成結(jié)構(gòu)層的情況下，可以進(jìn)行第一含非晶硅層410的成膜及加工，并與此同樣進(jìn)行第二含非晶硅層411的成膜及加工，以形成結(jié)構(gòu)層。這里，可以通過利用光刻法形成抗蝕劑掩模、并進(jìn)行蝕刻加工來對層疊的層進(jìn)行加工。
通過像這樣反復(fù)進(jìn)行成膜及加工來層疊構(gòu)成結(jié)構(gòu)層的層，可以形成緩和了層中的內(nèi)部應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層。例如，即使使用如非晶硅這樣的內(nèi)部應(yīng)力大且難以一次形成厚膜的層，也可以通過應(yīng)用所述方法獲得具有結(jié)構(gòu)層所需要的厚度的層。另外，在使用包含非晶硅的層的情況下，也可以反復(fù)進(jìn)行成膜和采用了加熱的脫氫處理，以形成結(jié)構(gòu)層。
在層疊不同的層形成結(jié)構(gòu)層的情況下，例如，在層疊包含非晶硅的層和包含多晶硅的層形成結(jié)構(gòu)層的情況下，也可以反復(fù)進(jìn)行各層的成膜及加工來制造結(jié)構(gòu)層。像這樣，在層疊不同的層形成結(jié)構(gòu)層的情況下，如圖21A所示，也可以在連續(xù)形成各層之后進(jìn)行加工來形成結(jié)構(gòu)層。但是，通過反復(fù)進(jìn)行成膜和加工形成結(jié)構(gòu)層，可以抑制由被層疊的層的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的被層疊的層的界面剝離。當(dāng)使用內(nèi)部應(yīng)力大的層形成結(jié)構(gòu)層時，這種方法是特別有效的。
另外，為了形成結(jié)構(gòu)層而層疊的層可以是在上述結(jié)晶化方向不同的包含多晶硅的層、包含非晶硅的層、以及包含硅合金的層中自由地選出而組合的。因此，可以制造具有任意特性如柔性、硬度、或?qū)щ娦缘鹊慕Y(jié)構(gòu)層。
如上述例子所示，通過使用各種方法層疊具有各種性質(zhì)的硅層或硅化合物的層，或者，部分地形成具有各種性質(zhì)的硅層或硅化合物的層，可以制造包括具有所希望的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)體。
<結(jié)構(gòu)層的疊層例2>
另外，如圖22A至22D所示，可以形成結(jié)構(gòu)體以加強梁結(jié)構(gòu)的支柱部分，以提高結(jié)構(gòu)層的強度。具體地說，如圖22A所示，在犧牲層412上形成加強支柱部分的材料作為第一層413。然后，通過采用各向異性干法蝕刻，如圖22B所示，可以只在犧牲層412的側(cè)面保留第一層413。在本實施方式中，將所述保留部分稱為加強部分414。
接著，如圖22C所示，在犧牲層412及加強部分414上形成結(jié)構(gòu)層415?？梢匀缟鲜鰧嵤┓绞?至3及本實施方式所說明那樣使用各種材料及方法形成所述結(jié)構(gòu)層415。然后，通過進(jìn)行犧牲層蝕刻，如圖22D所示，可以制造在結(jié)構(gòu)層415下形成有空間部分416及加強部分414的結(jié)構(gòu)體。
若在如犧牲層這樣厚度厚的層上形成結(jié)構(gòu)層，則結(jié)構(gòu)層的臺階部分、即梁結(jié)構(gòu)的支柱部分的厚度變薄，因而結(jié)構(gòu)體的強度降低。通過像參照圖22A至22D進(jìn)行了說明的例子那樣在結(jié)構(gòu)體中形成加強部分414，可以提高結(jié)構(gòu)層的強度。
此外，本實施方式可以與上述實施方式1至3自由地組合。
實施方式5在本實施方式中，示出本發(fā)明的微機(jī)械的結(jié)構(gòu)及其功能的一個例子。本發(fā)明的微機(jī)械的特征是包括具有三維立體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體、以及具有半導(dǎo)體元件并控制所述結(jié)構(gòu)體的電路。
圖23是微機(jī)械的示意圖。微機(jī)械501具有結(jié)構(gòu)體502、以及由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的電路503。
構(gòu)成微機(jī)械501的結(jié)構(gòu)體502具有通過去除形成在襯底和結(jié)構(gòu)層之間的犧牲層而形成的空間，在很多情況下，結(jié)構(gòu)層能夠在所述空間的內(nèi)部移動。這種結(jié)構(gòu)體502可以用作檢測物理量的傳感器、或?qū)碜噪娐?03的信號轉(zhuǎn)換成位移的致動器。另外，如圖23所示，微機(jī)械501可以具有多個結(jié)構(gòu)體(附圖中的第一結(jié)構(gòu)體506及第二結(jié)構(gòu)體507等)。
另外，構(gòu)成微機(jī)械501的電路503具有用來與外部控制裝置進(jìn)行通信的接口電路504、以及對用來控制結(jié)構(gòu)體的信號進(jìn)行處理的控制電路505。除此以外，電路503可以具有放大來自結(jié)構(gòu)體的輸出信號的放大電路、將來自外部控制裝置的控制信號從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器、以及將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換器、存儲結(jié)構(gòu)體的控制程序的存儲器、控制所述存儲器的存儲器控制電路等。
接著，參照圖24A至24C說明具有上述結(jié)構(gòu)的微機(jī)械的功能。例如，如圖24A所示，本發(fā)明的微機(jī)械501具有結(jié)構(gòu)體502及電路503。并且，通過電纜509(傳送線)與控制微機(jī)械501的外部控制裝置508連接，可以將控制信號或驅(qū)動電源從外部控制裝置508提供到微機(jī)械501。這里，用來收發(fā)控制信號的傳送線和提供電源的傳送線可以是相同或不相同的。
例如，在結(jié)構(gòu)體502具有檢測某種物理量或物質(zhì)的濃度等的功能的情況下，微機(jī)械501可以用作使用電路503處理由結(jié)構(gòu)體502檢測的信息并將它傳達(dá)到外部控制裝置508的傳感器。在這種情況下，電路503可以具有如上所述的控制電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、存儲器、以及存儲器控制電路等。
另外，如圖24B所示，本發(fā)明的微機(jī)械501可以具有由與外部控制裝置進(jìn)行無線通信的無線通信電路510及由其他電路構(gòu)成的電路503、以及結(jié)構(gòu)體502。這里，無線通信電路510可以具有用來收發(fā)電磁波的天線511、以及利用由天線接收的電磁波產(chǎn)生電路503及結(jié)構(gòu)體502的驅(qū)動電力的電源電路、從由天線511接收的電磁波解調(diào)信號的解調(diào)電路等。另外，作為電源，除了利用電磁波產(chǎn)生驅(qū)動電源的電源電路之外，還可以具有電池或利用光或熱等發(fā)電的發(fā)電電路等。
像這樣，通過使微機(jī)械具有無線通信電路510，利用電磁波與外部控制裝置508進(jìn)行無線通信，可以使微機(jī)械501不被傳送電纜限制，可以提高能夠發(fā)揮功能的范圍的自由度。另外，通過像這樣進(jìn)行無線通信，可以實現(xiàn)對于可無處不在的使用者來說常用的微機(jī)械。在這種情況下，控制微機(jī)械501的外部控制裝置508也具有與微機(jī)械501進(jìn)行通信的無線通信電路或天線512等。
另外，如圖24C所示，微機(jī)械501也可以構(gòu)成進(jìn)行無線通信的半導(dǎo)體裝置(例如RFID或IC標(biāo)簽等)。換言之，可以制造一種半導(dǎo)體裝置(即微機(jī)械)，其中構(gòu)成無線通信電路510的電容器或電感器等的無源元件、開關(guān)、或用來傳達(dá)高頻信號的波導(dǎo)等由結(jié)構(gòu)體構(gòu)成。在這種情況下，微機(jī)械501包括無線通信電路510、解調(diào)電路513、信號處理電路514等，所述無線通信電路510或解調(diào)電路513等具有由結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的無源元件或開關(guān)等。
通過使用結(jié)構(gòu)體形成無源元件，可以獲得比常規(guī)無源元件良好的特性，因此通過使用它們構(gòu)成無線通信電路，可以進(jìn)行靈敏度高的無線通信。另外，可以提供能夠以高頻頻帶或?qū)掝l帶進(jìn)行通信的半導(dǎo)體裝置。
另外，本發(fā)明的微機(jī)械也可以具有使用結(jié)構(gòu)體形成了存儲元件的存儲器。另外，本發(fā)明的微機(jī)械還可以具有所述無線通信電路或存儲器。
接著，圖25A和25B表示本發(fā)明的微機(jī)械所具有的結(jié)構(gòu)體的一個例子。如圖25A所示，結(jié)構(gòu)體在襯底上具有第一導(dǎo)電層520和結(jié)構(gòu)層521，并且空間部分522被設(shè)在第一導(dǎo)電層520和結(jié)構(gòu)層521之間。在第一導(dǎo)電層520上形成犧牲層及結(jié)構(gòu)層521，然后，進(jìn)行蝕刻來只去除犧牲層，以形成所述空間部分522。
另外，犧牲層是為了形成結(jié)構(gòu)體而起到非常重要的作用的層，該作用如下通過蝕刻來去除犧牲層以在結(jié)構(gòu)層521和襯底之間形成空間部分522。但是，由于進(jìn)行犧牲層蝕刻來去除犧牲層，所以在很多情況下，形成為成品的微機(jī)械的結(jié)構(gòu)體沒有犧牲層。另外，為了進(jìn)行犧牲層蝕刻，犧牲層優(yōu)選由可以與第一導(dǎo)電層520或結(jié)構(gòu)層521確保高選擇比并通過蝕刻而容易被去除的物質(zhì)構(gòu)成。
通過蝕刻犧牲層而形成的空間部分552形成在襯底和結(jié)構(gòu)層521之間、即以前形成有犧牲層的部分。
在很多情況下，結(jié)構(gòu)層521由夾著空間部分522與第一導(dǎo)電層520相對的第二導(dǎo)電層523、以及具有絕緣性的層524的疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。但是不局限于所述例子，結(jié)構(gòu)層也可以由導(dǎo)電層或絕緣層的單層構(gòu)成。
像這樣形成的結(jié)構(gòu)體具有形成在襯底上的第一導(dǎo)電層520、以及隔著空間部分522與第一導(dǎo)電層520相對的第二導(dǎo)電層523。所述兩個導(dǎo)電層之一是固定于襯底而不能移動的“固定電極”，而另一方是能夠在空間內(nèi)移動的“可動電極”。這里，“固定電極”和“可動電極”是用來表現(xiàn)電極能夠以機(jī)械方式移動或者電極固定于襯底等的名稱，不意味著施加到電極的電勢是固定或可動的。
通過將電壓施加到所述固定電極及可動電極之間并利用靜電引力將可動電極吸引到固定電極一側(cè)，如上所述那樣形成的結(jié)構(gòu)體可以用作能夠移動可動電極(或結(jié)構(gòu)層)的致動器。另外，通過使結(jié)構(gòu)層521能夠因受到外力(壓力或加速度)而在空間部分522內(nèi)移動，兩個電極之間的靜電電容發(fā)生變化，因此所述結(jié)構(gòu)體可以用作檢測所述電容變化的傳感器。
另外，如圖25B所示，結(jié)構(gòu)體也可以形成為梳齒狀并能夠在平行于襯底的方向上移動。在這種情況下，結(jié)構(gòu)體具有設(shè)置在固定于襯底的梳齒狀的側(cè)面(即，設(shè)置在垂直于襯底的面)上的固定電極525(第一導(dǎo)電層)、以及夾著空間與固定電極的梳齒咬合的結(jié)構(gòu)層526，該結(jié)構(gòu)層在與固定電極相對的面(即，這也是垂直于襯底的面)上具有可動電極527(第二導(dǎo)電層)。
這種結(jié)構(gòu)體因其一部分連接到形成在襯底上的層而固定于襯底，所以能夠在預(yù)定的方向(例如梳齒方向)上移動。例如，在圖25B所示的結(jié)構(gòu)體中，結(jié)構(gòu)體具有如下結(jié)構(gòu)在固定電極525和可動電極527之間、以及在襯底和結(jié)構(gòu)層526之間具有空間而與襯底分離，并且，結(jié)構(gòu)層526由在沒有梳齒的方向上的兩個點(在附圖中的標(biāo)號528)固定于襯底的一部分，能夠在梳齒方向(在附圖中的左右方向)上移動。
如圖25A和25B所示，可以形成各種形狀的結(jié)構(gòu)體。圖25A所示的結(jié)構(gòu)體在平行于襯底的面上形成有固定電極(第一導(dǎo)電層520)和可動電極(第二導(dǎo)電層523)，并具有夾在所述兩個電極之間的空間。另一方面，圖25B所示的結(jié)構(gòu)體在垂直于襯底的方向上形成有固定電極525及可動電極527，并在夾在所述兩個電極之間的部分、以及夾在襯底和結(jié)構(gòu)層之間的部分中具有空間。通過像這樣形成不同形狀的結(jié)構(gòu)體，可以改變結(jié)構(gòu)層的可動的方向，因此可以用于不同的目的(例如，不同的方向、不同的物理量的傳感器)。
除了上述例子以外，也可以制造如下結(jié)構(gòu)體雖然具有去除犧牲層而形成的空間以及結(jié)構(gòu)層，但是結(jié)構(gòu)層不能移動。例如，可以形成一部分被襯底支撐而另一部分與襯底分離的電感器或電容器等的無源元件、波導(dǎo)、或開關(guān)等。通過形成無源元件或波導(dǎo)并使它們與襯底分離，可以減少來自襯底的影響，通過使用它們構(gòu)成高頻用電路，可以形成損失小且頻率特性好的電路。
如上所說明的結(jié)構(gòu)體只是一個例子，可以采用與目標(biāo)相應(yīng)的工序形成目標(biāo)形狀，并采用各種驅(qū)動方法，以制造具有預(yù)定的功能的結(jié)構(gòu)體。例如，圖25A所示的結(jié)構(gòu)體也可以用作檢測由來自外部的力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)層位移的傳感器，或者，也可以用作改變兩個電極之間的靜電電容的可變電容器。像這樣，通過采用不同的驅(qū)動方法，同一個結(jié)構(gòu)體可以具有不同的功能。
如上所述，本發(fā)明的微機(jī)械所具有的結(jié)構(gòu)體不僅可以構(gòu)成傳感器或致動器，而且還可以構(gòu)成無源元件或波導(dǎo)等的電路的一部分。例如，在以高頻區(qū)域進(jìn)行無線通信的情況下，無源元件(電容器、電感器、電阻器等)雖然是重要的結(jié)構(gòu)因素，但是通過形成常規(guī)半導(dǎo)體元件(CMOS、BiCMOS等)的工序難以形成形成損失小且進(jìn)行高速工作的無源元件。然而，通過應(yīng)用如上所述的工序并使用結(jié)構(gòu)體形成無源元件，可以獲得良好特性。
通常，在操作具有毫米或更小單位的微小物體的情況下，需要如下工序首先，將微小對象物的結(jié)構(gòu)放大，人或計算機(jī)獲得其信息來進(jìn)行信息處理并決定動作，然后，該動作被縮小來傳送到微小對象物。相反，至于本實施方式所示的微機(jī)械，只要人或計算機(jī)傳達(dá)上位的命令，就可以操作微小物體。換言之，當(dāng)人或計算機(jī)決定目的并傳達(dá)命令操作，所述微機(jī)械可以使用傳感器等獲得對象物的信息來進(jìn)行信息處理，并能夠移動。
此外，本實施方式可以與上述實施方式1至4自由地組合。
本說明書根據(jù)申請日為2006年3月20日的日本專利申請第2006-076728號而制作，所述申請內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)械，包括在絕緣性表面上的電路；以及電連接到形成在所述絕緣性表面上的所述電路的結(jié)構(gòu)體，其中，所述電路包括具有柵電極和在所述柵電極上的第一半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體元件，所述結(jié)構(gòu)體包括第二半導(dǎo)體層和空間部分，所述結(jié)構(gòu)體的所述空間部分設(shè)置在所述絕緣性表面和所述第二半導(dǎo)體層之間，以及所述第二半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
2.一種微機(jī)械，包括在絕緣性表面上的電路；以及電連接到形成在所述絕緣性表面上的所述電路的結(jié)構(gòu)體，其中，所述電路包括具有兩個柵電極和夾在所述兩個柵電極之間的第一半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體元件，所述結(jié)構(gòu)體包括第二半導(dǎo)體層和空間部分，所述結(jié)構(gòu)體的所述空間部分設(shè)置在所述絕緣性表面和所述第二半導(dǎo)體層之間，以及所述第二半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
3.一種微機(jī)械，其包括襯底；形成在所述襯底上的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體包括第一半導(dǎo)體層和形成在所述襯底和所述第一半導(dǎo)體層之間的空間部分；以及形成在所述襯底上的半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件包括柵電極和形成在所述柵電極上的第二半導(dǎo)體層，其中，所述第二半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述第一半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述第一半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述第一半導(dǎo)體層是包含多晶硅的層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有多晶硅和非晶硅的疊層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有多晶硅和非晶硅的疊層結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有多晶硅和非晶硅的疊層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有選自多晶硅、非晶硅、以及硅和金屬的化合物中的兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有選自多晶硅、非晶硅、以及硅和金屬的化合物中的兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有選自多晶硅、非晶硅、以及硅和金屬的化合物中的兩層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有結(jié)晶生長方向不同的包含多晶硅的層的疊層結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有結(jié)晶生長方向不同的包含多晶硅的層的疊層結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層具有結(jié)晶生長方向不同的包含多晶硅的層的疊層結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層部分地具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層部分地具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同的區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層部分地具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同的區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層包含由使用金屬的熱結(jié)晶化或者使用金屬的激光結(jié)晶化而被結(jié)晶化了的多晶硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層包含由使用金屬的熱結(jié)晶化或者使用金屬的激光結(jié)晶化而被結(jié)晶化了的多晶硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，其中，所述包含多晶硅的層包含由使用金屬的熱結(jié)晶化或者使用金屬的激光結(jié)晶化而被結(jié)晶化了的多晶硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，還包括與所述絕緣性表面相對的對置襯底，其中，所述對置襯底形成有保護(hù)層或?qū)щ妼印?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，還包括與所述絕緣性表面相對的對置襯底，其中，所述對置襯底形成有保護(hù)層或?qū)щ妼印?br> 24.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，還包括與所述襯底相對的對置襯底，其中，所述對置襯底形成有保護(hù)層或?qū)щ妼印?br> 25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械，還包括與所述絕緣性表面相對的對置襯底，其中，所述對置襯底在與不形成有所述結(jié)構(gòu)體的區(qū)域相對的部分中設(shè)有保護(hù)層。
26.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械，還包括與所述絕緣性表面相對的對置襯底，其中，所述對置襯底在與不形成有所述結(jié)構(gòu)體的區(qū)域相對的部分中設(shè)有保護(hù)層。
27.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械，還包括與所述襯底相對的對置襯底，并且所述對置襯底在與不形成有所述結(jié)構(gòu)體的區(qū)域相對的部分中設(shè)有保護(hù)層。
28.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層、以及在所述第一導(dǎo)電層上形成第一犧牲層；在所述襯底上形成柵電極、以及在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層；在所述柵電極上形成第一絕緣層；夾著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成包含硅的半導(dǎo)體層，并在所述第二犧牲層上形成包含硅的結(jié)構(gòu)層；以及去除所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層。
29.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上形成第一犧牲層；在所述襯底上形成柵電極、以及在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層；在所述柵電極上形成第一絕緣層；夾著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成包含硅的半導(dǎo)體層，并在所述第二犧牲層上形成包含硅的結(jié)構(gòu)層；在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層上形成第二導(dǎo)電層；去除所述第二絕緣層的一部分，以暴露所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層的一部分；以及去除所述第一犧牲層的所述一部分及所述第二犧牲層的所述一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的微機(jī)械的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層和所述結(jié)構(gòu)層由使用金屬的熱結(jié)晶化或者使用金屬的激光結(jié)晶化而被結(jié)晶化。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的微機(jī)械的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層和所述結(jié)構(gòu)層由使用金屬的熱結(jié)晶化或者使用金屬的激光結(jié)晶化而被結(jié)晶化。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的微機(jī)械的制造方法，還包括如下步驟將設(shè)有第三導(dǎo)電層的對置襯底貼合為與所述襯底相對的形式。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的微機(jī)械的制造方法，還包括如下步驟將設(shè)有第三導(dǎo)電層的對置襯底貼合為與所述襯底相對的形式。
34.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上形成第一犧牲層；在所述襯底上形成柵電極、以及在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層；在所述柵電極上形成第一絕緣層；夾著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成包含硅的半導(dǎo)體層，并在所述第二犧牲層上形成包含硅的結(jié)構(gòu)層；形成導(dǎo)電膜并將該導(dǎo)電膜加工為預(yù)定的形狀，以在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上形成第二導(dǎo)電層；以及去除所述第一犧牲層及所述第二犧牲層。
35.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層；在所述第一導(dǎo)電層上形成第一犧牲層；在所述襯底上形成柵電極、以及在所述第一犧牲層上形成第二犧牲層；在所述柵電極上形成第一絕緣層；夾著所述第一絕緣層在所述柵電極上形成包含硅的半導(dǎo)體層，并在所述第二犧牲層上形成包含硅的結(jié)構(gòu)層；在所述半導(dǎo)體層及所述結(jié)構(gòu)層上形成第二導(dǎo)電層；在所述第二導(dǎo)電層上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層上形成第三導(dǎo)電層；去除所述第二絕緣層的一部分，以暴露所述第一犧牲層的一部分及所述第二犧牲層的一部分；以及去除所述第一犧牲層的所述一部分及所述第二犧牲層的所述一部分。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的微機(jī)械的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層是非晶硅或包含微晶的硅、以及添加有雜質(zhì)的硅的疊層。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的微機(jī)械的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體層是非晶硅或包含微晶的硅、以及添加有雜質(zhì)的硅的疊層。
38.一種微機(jī)械的制造方法，其包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極；在所述第一柵電極上形成第一絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上形成半導(dǎo)體層，并夾著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上形成半導(dǎo)體層；在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層，并在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二柵電極；以及去除所述第一導(dǎo)電層的一部分、或所述第二導(dǎo)電層的一部分或全部。
39.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極；在所述第一柵電極上形成第一絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上形成半導(dǎo)體層，并夾著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上形成半導(dǎo)體層；在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層，并在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二柵電極；以及去除在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層。
40.一種微機(jī)械的制造方法，其包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極；在所述第一柵電極上形成第一絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上形成半導(dǎo)體層，并夾著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上形成半導(dǎo)體層；在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層，并在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二柵電極；在所述第二導(dǎo)電層及所述第二柵電極上形成第三絕緣層；在第三絕緣層上形成第三導(dǎo)電層；去除所述第三絕緣層的一部分，以暴露所述第一導(dǎo)電層的一部分或所述第二導(dǎo)電層的一部分；以及去除所述第一導(dǎo)電層的所述一部分或全部、或所述第二導(dǎo)電層的所述一部分或全部。
41.一種微機(jī)械的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層及第一柵電極；在所述第一柵電極上形成第一絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上形成半導(dǎo)體層，并夾著所述第一絕緣層在所述第一柵電極上形成半導(dǎo)體層；在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二絕緣層；在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電層，并在所述第一柵電極上的所述半導(dǎo)體層上形成第二柵電極；在所述第二導(dǎo)電層及所述第二柵電極上形成第三絕緣層；在所述第三絕緣層上形成第三導(dǎo)電層；去除所述第三絕緣層的一部分，以暴露在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層的一部分；以及去除在所述第一導(dǎo)電層上的所述半導(dǎo)體層。
全文摘要
電路的半導(dǎo)體元件在柵電極上具有半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層由通過在襯底上進(jìn)行加熱處理或激光照射使非晶硅結(jié)晶化而成的包含多晶硅的層構(gòu)成。所獲得的包含多晶硅的層還用作結(jié)構(gòu)體的可動電極等的結(jié)構(gòu)層。因此，可以在同一襯底上同時形成結(jié)構(gòu)體和控制結(jié)構(gòu)體的電路。其結(jié)果，可以使微機(jī)械小型化。另外，不需要組裝或封裝，因此可以降低制造成本。
文檔編號B81C1/00GK101041413SQ20071008815
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者山口真弓, 泉小波 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所